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2014년 6월 25일 수요일

우주 이야기 253 - 샤우론의 눈



 유럽 우주국 (ESO) 이 칠레의 고산 지대에 건설한 4 개의 8 미터 급 망원경인 VLT 는 지상에 있는 망원경들 가운데 가장 강력한 것 가운데 하나입니다. 이 VLT 에 스피어 (Spectro-Polar-imetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE)) 라는 장비가 설치되었는데 이는 다른 별 주변을 공전하는 행성의 이미지를 직접 얻기 위한 장비라고 할 수 있습니다. 물론 선명한 이미지를 얻기는 어렵지만 현재까지 천문학자들이 가진 가장 좋은 장비 가운데 하나라고 볼 수 있습니다.  


 최근 스피어는 켄타우로스 자리 방향으로 약 237 광년 정도 떨어진 별인 HR 4796 에서 독특한 이미지를 얻었습니다. HR 4796A 와 B 의 두 동반성으로 이뤄진 (A 는 태양질량의 2 배 정도 되는 분광형 A 형 별이고 B 는 태양질량의 30% 정도 되는 M 형 (적색왜성) 별) 이 쌍성계는 이제 태어난지 800 만년 정도 밖에 되지 않은 젊은 별입니다. 


 이전 허블 우주 망원경 관측에서 HR 4796A 주변에 먼지 디스크가 있음이 밝혀진 바 있습니다. 이 디스크는 75 AU 정도 반지름에 18.5 AU 이하의 폭을 지니고 있는데 태양계로 친다면 카이퍼 벨트 같은 영역이라고 할 수 있습니다. 스피어에 의한 고리의 관측 모습은 유럽 우주국의 표현을 빌리면 샤우론의 눈 (Eye of Sauron) 과 닮았습니다. 




(HR 4796A 의 스피어 영상. 고리의 존재를 분명하게 볼 수 있음.  This infrared image shows the dust ring around the nearby star HR 4796A (the binary system's primary star) in the southern constellation of Centaurus. It was one of the first produced by the SPHERE instrument soon after it was installed on ESO's Very Large Telescope in May 2014. It shows not only the ring itself with great clarity, but also reveals the power of SPHERE to reduce the glare from the very bright star — the key to finding and studying exoplanets in future. This configuration has been nicknamed "Eye of Sauron"  Credit : ESO/J.-L. Beuzit et al./SPHERE Consortium) 


 이 이미지는 스피어가 장착된 후 5월달에 처음 촬영한 것으로 고리의 이미지를 선명하게 관측할 수 있습니다. 본래 먼지 고리는 매우 어둡고 별은 아주 밝기 때문에 이런 디테일로 관측을 한다는 것은 이전에는 불가능했던 일이지만 스피어는 중앙에 있는 별의 눈부신 빛을 감소시켜 주변에 있는 어두운 물체를 쉽게 볼 수 있도록 도와줍니다. 그 힘은 마치 서치라이트 옆에 날던 반딧불의 존재를 드러내는 것에 비유할 수 있을 것 같습니다. 


 사실 샤우론의 눈 같은 이미지는 중앙의 눈동자에 해당되는 별 부분을 가린채 고리 부분을 강조하면 다른 관측 이미지에서도 나타납니다. 대표적인 경우가 포말하우트이죠. 



(포말하우트의 먼지 고리 ) 


 위의 이미지는 왜 이런 영상이 나타나는지 설명하고 있습니다. 중앙의 별은 코로나그래프 마스크로 가려진 상태이며 산란된 빛의 노이즈가 주변에 방사선으로 나타납니다. 그리고 고리 부분이 강조되어 나타나면 마치 샤우론의 눈 같은 이미지가 되겠죠. 다만 포말하우트는 지구에서 25 광년 떨어진 매우 밝은 별이지만 HR 4796A 는 그보다 10 배 이상 떨어진 별이라는 점을 생각하면 스피어의 능력을 짐작할 수 있을 것입니다. 


 스피어는 현재 있는 망원경의 성능을 한계까지 끌어올린 장치라고 할 수 있습니다. 향후 외계 행성과 먼지 고리의 이미지를 직접 담는 데 있어 매우 결정적인 역할을 할 것으로 기대되고 있습니다. VLT 보다 더 강력한 망원경이 등장하기 전까지 많은 외계 행성의 이미지가 스피어를 통해 얻어질 가능성이 있습니다. 어떤 성과가 나올지 기대되네요. 




 참고  





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