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2013년 6월 16일 일요일

우주 이야기 163 - 형성되는 외계 행성의 증거를 본 허블 우주 망원경




 수십 년전까지만 해도 외계 행성의 존재를 알아내기란 매우 어려운 일로 생각되었습니다. 사실 태양계가 특별한 장소가 아니라 우주에서 매우 흔한 행성계 가운데 하나일 것이라는 점은 대다수 과학자들이 생각했던 가정이긴 하지만 관측 기술의 한계로 외계 행성을 증명하지 못했던 것이죠. 그러던 것이 최근 관측 기술의 발전으로 지금까지 적어도 900 개 이상의 외계 행성 (이글을 쓰는 시점에서) 이 정식으로 확인되었고 더 많은 후보들이 확인을 기다리고 있는 상태입니다. 이제는 외계 행성의 이미지를 직접 구하는 일들도 가능해 지고 있습니다.


 우주 망원경 과학 연구소 (Space Telescope Science Institute in Baltimore ) 의 John Debes 와 그 동료 과학자들은 허블 우주 망원경을 이용해서 176 광년 정도 떨어진 위치에 있는 TW Hydrae 라는 새로 생긴 별을 관측했습니다. 이 별은 태양의 절반 정도 질량 (약 55%) 에 나이는 500 - 1000 만년 정도에 불과합니다. 이 정도라면 사실 갓 태어난 별이라고 할 수 있습니다.


 이전부터 이 별은 주변에 원시 행성계 원반 (Protoplanetary disc) 를 지니고 있는 점이 확인되어 집중적인 연구의 대상이 되고 있습니다. 이미 2005 년에 하버드 스미소니언 센터의 천문학자 David Wilner 가 이 별의 주변에서 디스크를 발견한 바 있으며 2007 년에는 원시 행성이 존재한다는 주장이 나오기도 했으나 실제로는 아직까지는 행성이 존재하지 않는 것으로 드러나기도 했습니다. 현재까지 이 별의 나이를 감안하건대 주변의 먼지들이 뭉처 행성을 형성하기에는 매우 이른 것으로 생각되고 있습니다. 


 이번 관측에서는 특이하게도 별 중심에서 대략 75 억 마일 (약 120 억 km ) 떨어진 곳에 디스크 중간에 간극이 존재한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이것이 의미하는 바는 디스크에서 먼지와 가스를 제거할 만한 어떤 이벤트 - 즉 행성의 생성 - 이 의심된다는 것입니다. 



(허블 우주 망원경이 관측한 디스크의 간격.  Credit: NASA, ESA, J. Debes (STScI), H. Jang-Condell (University of Wyoming), A. Weinberger (Carnegie Institution of Washington), A. Roberge (Goddard Space Flight Center), G. Schneider (University of Arizona/Steward Observatory), and A. Feild (STScI/AURA) ) 



(태양계와 크기 비교. 얼마나 멀리에서 갭이 형성되었는지 알 수 있음   Comparison of TW Hydrae Disk and Solar System. This illustration shows that the TW Hydrae protoplanetary disk is much wider than the size of our solar system. In fact, the gap in the TW Hydrae disk produced by a suspected planet resides 7.5 billion miles from the star. At this distance, the putative planet would orbit far beyond our Kuiper Belt, a reservoir of icy, leftover material from the formation of our solar system. (Credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)) ) 



 이와 같은 관측 결과는 놀라운 것인데 지금까지 행성 생성 이론으로는 별에 가까운 원반에서부터 먼지와 가스가 뭉쳐 행성이 형성된다고 믿고 있기 때문입니다. 과학자들은 어떻게 이렇게 멀리에서 밀도가 낮은 가스들이 뭉쳐 행성을 형성하는지 궁금해하고 있습니다. 


 허블 우주 망원경의 관측 결과를 보면 이 갭의 너비는 거의 19 억 마일 (약 30 억 km) 에 달할 정도로 큰 편입니다. 그리고 아직 이 궤도에 있는 가스가 모두 제거된 것 같지 않다고 합니다. 아마도 현재 행성이 형성 중에 있는 것으로 보이며 와이오밍 대학 (University of Wyoming ) 의 Hannah Jang-Condell 의 추정에 의하면 그 질량은 지구의 6 - 28 배 정도로 슈퍼 지구 내지는 해왕성 크기의 외계 행생이 형성될 것으로 보인다고 합니다.

 매우 흥미로운 이야기로 향후 관측 결과에 따라서 더 구체적으로 형성되고 있는 원시 행성계의 전모가 밝혀질 것으로 기대되는 소식이라고 하겠습니다. 이와 같은 연구를 통해 아마도 우리 태양계가 어떻게 생성되었는지 보다 확실한 증거를 얻게 될 것으로 생각됩니다. 


 참고 







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