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2016년 3월 8일 화요일

우주 이야기 449 - 태어나는 별의 모습을 포착한 ALMA



(Artist’s impression of the baby star TMC-1A. The star is located in the center and surrounded by a rotating gas disk. Gas is infalling to the disk from the envelope further out.  출처: 일본 국립 천문대) 


 사람과 마찬가지로 별에게도 아기 시절이 존재합니다. 가스와 먼지가 뭉쳐 커지는 덩어리가 어느 순간 핵융합 반응에 의해 빛이 나기 시작하는 순간은 사실 시작에 불과합니다. 이렇게 형성된 아기 별은 주변에서 가스를 모으며 점차 커지며 주계열성이 될 준비를 하게 됩니다. 과학자들은 이 과정을 오랜 세월 연구해왔으나 대부분 지구에서 먼 장소에서 탄생하는데다 두꺼운 먼지와 가스로 둘러쌓여 그 내부 구조를 알아내기 어려웠습니다.


 도쿄 대학의 아소 유스케(Yusuke Aso)가 이끄는 천문학자팀은 현존하는 가장 강력한 전파 망원경인 알마(ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해서 황소자리 방향으로 지구에서 450광년 떨어진 TMC-1A라는 아기별을 관측했습니다. 


  TMC-1A는 막 태어난 별로 아직 주변의 가스와 먼지를 흡수하면서 자라는 중입니다. 그런데 한 가지 흥미로운 사실은 이 가스와 먼지가 바로 아기별에 흡수되는 것이 아니라 주변에 회전하는 고리를 형성한 후 이 물질의 고리에서 서서히 물질이 성장 중인 별로 흡수한다는 것입니다. 

 문제는 아기 별이 태어나는 성운에 많은 가스가 있어 관측을 방해하는 데다 태어나는 별 주변으로 다시 형성되는 두꺼운 가스와 먼지 때문에 관측이 어렵다는 것입니다. 하지만 알마의 강력한 고해상도 분해능력을 통해서 마침내 천문학자들은 내부 구조를 관측할 수 있었습니다.


 연구팀에 의하면 이 아기별의 물질의 고리와 외부 가스층은 대략 90 AU(대략 135억km) 정도 반지름을 가지고 있습니다. 이는 지구 - 해왕성 거리의 3배 수준이다. 여기에 있는 물질들은 케플러의 법칙에 따라 회전하면서 점차 에너지를 잃어 아직 성장 중인 별로 흡수됩니다. 흡수되지 못한 물질은 결국 나중에 행성을 이루는 재료가 되거나 동반성을 이루는 원료가 됩니다. 


 이번 연구에서는 아기별 전체의 질량은 태양의 0.68배 정도이며 매년 태양 질량의 100만 분의 1 정도 되는 물질이 흡수되는 것이 확인되었습니다. 속도는 초속 1km 정도로 사실 아기별의 중력을 생각하면 느린 속도인데 연구팀은 어쩌면 이 아기별의 자기장이 물질의 흡수를 느리게 만드는 이유일지 모른다고 생각하고 있습니다.


 분명 아기별의 탄생은 생명의 탄생만큼 신비로운 과정입니다. 그러나 아직 우리는 이 문제에 대해서 모르는 부분들이 많습니다. 앞으로 더 많은 연구를 통해서 그 비밀이 풀리기를 기대해 봅니다. 


 참고 
  
Yusuke Aso et al. ALMA observations of the transition from infall motion to keplerian rotation around the late-phase protostar TMC-1A, The Astrophysical Journal (2015). DOI: 10.1088/0004-637X/812/1/27 



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