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2015년 2월 18일 수요일

우주 이야기 305 - 태양계를 스쳐 지나간 별



 우리 은하에서 별끼리 충돌하는 일은 아주 드물게 발생합니다. 별 사이의 거리가 매우 멀기 때문이죠. 하지만 가까이 스쳐지나가는 별이 있다면 오르트 구름 같이 아주 먼 거리에서 공전하는 물체들 사이를 지나칠 수는 있습니다. 최근 미국, 유럽, 칠레, 남아프리카의 다국적 천문학자팀이 7만년전 태양계를 아주 가까이서 스쳐지나간 별이 있다는 사실을 밝혀냈습니다. 

 슐츠별(Scholz's Star, WISE J072003.20-084651.2)이라고 알려진 작은 쌍성계가 태양에서 0.8광년 떨어진 지점을 스쳐 지나갔던 것입니다. 이 거리는 현재 가장 가까이 있는 이웃별인 프록시마 센타우리(Proxima Centauri)의 4.2 광년보다 5배나 가까운 것입니다. 연구팀에 의하면 이 별이 우리 태양계의 외부 오르트 구름(outer Oort Cloud) 사이로 지나갔을 확률이 98%에 달한다고 합니다. 


(슐츠별의 상상도. Artist's conception of Scholz's star and its brown dwarf companion (foreground) during its flyby of the solar system 70,000 years ago. The Sun (left, background) would have appeared as a brilliant star. The pair is now about 20 light years away.
Credit: Michael Osadciw/University of Rochester. )  


 슐츠별은 현재 지구에서 20 광년 떨어진 쌍성계입니다. 목성질량의 86 ± 2배 정도 되는 작은 주성과 목성 질량의 65 ± 12배 정도 되는 동반성이 있는데, 주성은 적색 왜성(M9)이고 동반성은 갈색 왜성(T5)입니다. 이들의 질량을 모두 합쳐도 태양 질량의 15% 정도에 지나지 않는 작은 별입니다. 

 그런데 이 별을 관측한 로체스터 대학의 에릭 마마젝(Eric Mamajek from the University of Rochester)과 그의 동료들은 이상한 점을 발견했습니다. 이 별의 접선 운동(tangential motion)이 매우 작았던 것입니다. 이는 지구에서 봤을 때 이 별이 수직으로 움직이는 방향이 매우 작다는 것으로 운동 방향이 태양계와 마주치는 방향을 향한다는 의미입니다. 태양계라고 생각되는 원을 그리고 그 원에 접하는 직선이나 포물선을 그리면 이해가 쉬울 것입니다. 

 연구팀은 지상의 대형 망원경으로 정밀 관측을 시도한 다음 이 별의 과거 움직임을 시뮬레이션 했습니다. 그 결과는 위에 언급한대로 7만년 전에 오르트 구름 주변을 스쳐지나갔다는 것입니다. 가장 근접했던 거리는 52,000AU 혹은 8조km로 이 위치는 외부 오르트 구름 안쪽입니다. 


(오르트 구름의 모식도. An artist's rendering of the Oort cloud and the Kuiper belt (inset). Sizes of individual objects have been exaggerated for visibility.) 

 오르트 구름은 수많은 작은 얼음 천체들로 내부 구름은 2000-5000AU 사이, 외부 구름은 약 5만 AU거리에 존재하는 것으로 믿어지고 있습니다. 여기에 작은 별이 스쳐지나갔다면 일부 오르트 구름 천체의 궤도에도 영향을 미쳤을 것입니다. 이런 식의 궤도 간섭이 일부 장주기 혜성의 생성과 연관이 있을 지도 모릅니다. 

 연구팀에 의하면 과거 태양계에 근접했다고 믿어지는 HIP 85605의 경우 (24-47만년 사이에 태양계에 근접했다고 생각됨) 오르트 구름 안쪽으로까지는 들어오지 않았을 것이라고 합니다. 이렇게 오르트 구름까지 근접하는 경우는 그렇게 흔하게 발생하는 경우는 아닌 것으로 보입니다. 

 옷깃만 스쳐도 인연이라는데 지금까지 우리는 태양계를 스쳐지나간 이웃에 대해서 전혀 모르고 지냈던 셈입니다. 뜻밖에 인연이라는 것은 바로 이런 것이겠죠. 

 참고 



Journal Reference:
  1. Eric E. Mamajek, Scott A. Barenfeld, Valentin D. Ivanov, Alexei Y. Kniazev, Petri Vaisanen, Yuri Beletsky, Henri M. J. Boffin. THE CLOSEST KNOWN FLYBY OF A STAR TO THE SOLAR SYSTEM. The Astrophysical Journal, 2015; 800 (1): L17 DOI: 10.1088/2041-8205/800/1/L17



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