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2014년 12월 10일 수요일

우주 이야기 280 - 두개의 별이 탄생하는 모습을 관측한 ALMA


 우주에는 태양처럼 혼자서 존재하는 별도 많이 있지만, 두 개 이상의 별의 서로 중력으로 묶여 서로의 주변을 공전하는 형태의 쌍성계도 다수 존재합니다. 최근 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA 를 이용해서 그 탄생 과정을 목격했습니다.  시게히사 타카쿠와(Shigehisa Takakuwa, Associate Research Fellow at the Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica (ASIAA)) 및 그의 동료들은 두개의 아기별이 서로 탄생하는 장면을 포착해 이를 The Astrophysical Journal 에 발표했습니다.  


(왼쪽은 ALMA 이미지이고 오른쪽 이미지는 ATERUI 이미지. Comparison of the disks in simulation and observation. The right panel show the disk image simulated with ATERUI, and the left panel the real ALMA image.
Credit: Image courtesy of National Astronomical Observatory of Japan ) 


 이들이 목표로 삼은 것은 지구에서 460 광년 정도 떨어진 L1551 NE 이라는 두 개의 아기 별입니다. 아직 주변의 가스에 둘러쌓인 이 작은 별들은 태양 질량의 0.67 배 정도 되는 좀 더 큰 별과 태양 질량의 0.13 배 정도 되는 작은 별 두개로 구성되어 있습니다. 이렇게 가스로 둘러쌓인 아기별을 관측하는데는 가시 광선 영역보다 서브밀리미터파 영역 관측이 더 유리합니다. 가시 광선이나 그 근처 파장 빛은 이 가스와 먼지를 통과하기 어렵기 때문입니다.  


 이번 관측은 0.9 mm 파장에서 이뤄졌는데 특히 주변의 먼지와 성간 물질의 분포를 측정하는데 적당하다고 합니다. 그 결과 이 아기별들은 각각의 먼지 디스크로 둘러쌓여 있으며 주변 물질은 서로의 질량 중심을 공전하는 두 별의 중력에 의해 소용돌이 치는 나선 모양을 그리고 있었습니다. 이 거대한 바깥 고리는 반지름 300 AU (약 450억 km)에 달한다고 합니다. 


 가스 고리의 물질은 내부로 빨려들어가면서 아기별들에 질량을 공급하고 있습니다. 시간이 흐르고 나면 주변의 가스와 먼지들은 대부분 흡수되거나 혹은 뭉쳐서 행성과 소행성 등을 형성하게 될 것입니다. 어린 두별이 서로 짝을 이뤄 커플 별을 이룬 모습은 매우 흥미롭습니다. 


 과학자들은 이 모습을 생생하게 포착하기 위해서 ALMA 의 힘은 물론이고 슈퍼컴퓨터 ATERUI 의 힘도 빌렸습니다. 그 결과 위와 같은 선명한 이미지가 얻어진 셈입니다. 이는 기존의 서브밀리미터파 관측에 비해 1.6배 해상도가 높고 6 배 정도 민감도가 높다고 하네요. 아무튼 평생의 짝이 될 이 두 별의 탄생을 축하해줘야 하겠죠. 질량으로 보건데 이들은 적어도 100 억년 이상 동반자의 삶을 살아갈 것 같습니다.   


 참고 


Journal Reference:
  1. Shigehisa Takakuwa, Masao Saito, Kazuya Saigo, Tomoaki Matsumoto, Jeremy Lim, Tomoyuki Hanawa, Paul T. P. Ho. Angular Momentum Exchange by Gravitational Torques and Infall in the Circumbinary Disk of the Protostellar System L1551 NE. The Astrophysical Journal, 2014




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