(An ALMA image of the star HR8799 (centre) and its surroundings. The inset shows the star and the four directly imaged exoplanets. The newly imaged disk, with its previously unseen irregularities, is shown here in blue. The line marker indicates a distance of 100 Astronomical Units (AU), where 1 AU is the average distance from the Earth to the Sun. Credit: Booth et al., ALMA (NRAO/ESO/NAOJ))
태양계에는 해왕성 궤도 밖에 여러 개의 얼음 천체가 모인 띠 같은 구조인 카이퍼 벨트가 존재합니다. 이곳에 모인 천체 중 일부는 태양계 안쪽으로 이동해서 혜성을 만드는 것으로 생각됩니다. 오랬동안 카이퍼 벨트는 이론적인 존재였으나 최근 관측을 통해서 실제로 카이퍼 벨트를 구성하는 천체에 대해서 연구할 수 있게 되었습니다.
더 나아가 천문학자들은 카이퍼 벨트가 태양계에만 존재하지 않을 것으로 보고 있습니다. 생성되는 다른 행성계들을 보면 주변에 카이퍼 벨트 위치에 먼지와 가스의 고리를 발견할 수 있기 때문입니다.
최근 국제 천문학자팀은 직접 행성의 이미지를 얻었던 행성계인 HR8799의 (이전 포스트 http://blog.naver.com/jjy0501/220339152115 ) 카이퍼 벨트에 해당되는 부위를 관측했습니다. ALMA로 얻은 이미지이기 때문에 가시광 이미지와는 다르지만, 150 - 420 AU에 해당하는 위치의 얼음 입자들을 발견한 것은 HR8799 행성계가 태양계의 초기 모습과 닮았다는 것을 분명히 보여주고 있습니다.
물은 우주에서 가장 흔한 원소인 수소와 세 번째로 흔한 원소인 산소가 결합해서 만들어지기 때문에 우주에 매우 흔한 분자입니다. 그런만큼 물의 얼음 입자 역시 매우 흔한 존재입니다. ALMA는 밀리미터 사이즈의 얼음 입자들을 발견했는데, 이들은 시간이 지나면서 결합해서 명왕성과 비슷한 얼음 천체를 만들기도 하고 혜성의 씨앗이 될 천체들을 형성하게 될 것입니다. 다만 이 행성계가 아직 3천 만년 정도밖에 되지 않았기 때문에 아직은 더 시간이 필요해 보입니다.
한 가지 더 흥미로운 사실은 이 디스크의 모습으로 봤을 때 아마도 4개의 행성 이외에 발견하지 못한 행성이 있을 가능성도 있다는 것입니다. 이는 더 관측을 통해 밝혀내야 할 부분입니다. 어쩌면 아직도 이 고리나 고리 안쪽에서 새로운 행성이 형성되는지도 모릅니다.
우리는 타임머신을 타고 과거로 돌아가서 태양계 초기 생성과정을 연구할 수 없지만, 대신 생성 단계에 있는 다른 행성계를 보면서 과거에 있었던 일을 재구성할 수 있습니다. HR8799 역시 그 좋은 사례일 것입니다.
참고
Mark Booth et al. Resolving the planetesimal belt of HR 8799 with ALMA, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters (2016). DOI: 10.1093/mnrasl/slw040
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