우주 이야기 509 - 어린 별 주변의 미니 디스크

(ALMA image at 1.3 mm of the disk of dust around XZ Tau B. Credit: Osorio et al., 2016. )​

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 과학자들은 관측 기술의 발전 덕분으로 오랜 세월 이론적인 존재였던 원시 행성계 원반 (protoplanetary disk)를 직접 관측할 수 있었습니다. 거대한 먼지와 가스 디스크의 존재는 물론 실제로 행성이 생성되는 장면까지 포착되었기 때문에 이런 원시 별 주변의 가스에서 행성이 탄생한다는데는 별 이견이 없습니다.

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 하지만 사실 지금까지 발견된 원시 행성계 원반은 대부분 매우 큰 것들이었습니다. 보통 50~100AU (AU는 지구 태양간 거리) 정도 위치에 있는 목성 질량의 10배에서 100배 정도 되는 것들입니다. 이런 큰 디스크에서 아마도 목성보다 훨씬 큰 크기의 거대 행성이 생성되거나 혹은 아예 갈색왜성이 형성되는 것으로 보이지만, 분명 이보다 안쪽에 더 작은 디스크도 존재할 것입니다. 단지 관측이 어려웠던 것이죠.

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 2014년 말부터 안달루시아 천체 물리학 연구소의 마이라 오소리오(Mayra Osorio of the Institute of Astrophysics of Andalusia in Granada, Spain)를 비롯한 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA를 이용해서 지구에서 460광년 떨어진 L1551 분자 구름을 관측했습니다.

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 이 분자 구름 안에는 이제 생긴지 460만년 정도 밖에 되지 않은 작은 ​별인 XZ Tau B이 있습니다. 이 별의 질량은 태양의 0.37배 정도지만, 지름은 1.24배에 달하는데, 결국 나중에는 적색왜성이 될 운명입니다. 그런데 ALMA는 이 주변에서 1.3AU 및 3.4AU에서 원시 행성계 원반에 해당하는 디스크를 찾아냈습니다. 기존에 찾아낸 디스크에 비해 매우 작은 미니 디스크로 비교적 안쪽에서 생성되는 작은 행성들을 찾아낸 것입니다.

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 새로 발견된 디스크의 질량은 목성의 9배 정도입니다. 다만 먼 거리와 작은 크기 때문에 선명한 이미지가 아니라 다소 흐릿한 이미지로 보입니다. 연구팀은 두 개의 고리가 형성된 이유에 대해서 어쩌면 중간에 행성이 형성되는 것일지도 모른다는 가설을 세웠습니다. 다만 이를 정확히 확인하기 위해서는 더 강력한 관측 장비가 필요할 것 같습니다.

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 아마도 지금도 우주 어딘가에서는 지구같은 행성이 형성되고 있을 것입니다. 다만 현재의 관측 기술로는 그 모습을 직접 포착하기 어렵습니다. 언젠가 미래에 더 관측 기술이 발전하면 아마 그 과정 역시 직접 볼 수 있게 될 것이고 우리는 지구가 어떻게 형성되었는지를 더 자신있게 말할 수 있을 것입니다. 더 나아가 우주에 지구 같은 행성이 얼마나 흔한지 역시 더 확실하게 알 수 있게 되겠죠.

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 참고

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  A Dwarf Protoplanetary Disk around XZ Tau B, arXiv:1606.03118 [astro-ph.SR]arxiv.org/abs/1606.03118

  http://phys.org/news/2016-06-dwarf-protoplanetary-disk-distant-young.html#jCp