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우주 이야기 511 - 아기 별에서 나오는 X선



(A new study of the TW Hya association suggests that young stars much less massive than the Sun can unleash a torrent of X-rays, which can significantly shorten the lifetime of disks surrounding them. These disks, as depicted in this artist’s illustration, are where planets will ultimately form so scientists may have to revisit the star formation process and the early lives of planets around such faint stars. This new finding is based on Chandra observations of TW Hya, a sample of which is seen in the inset, and data from several other telescopes.
Credits: X-ray: NASA/CXC/RIT/J. Kastner et al; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss)


 지구에서 대략 160-170광년 정도 떨어진 바다뱀자리 TW 성협 (TW Hya association)에서는 여러 개의 작은 별들이 탄생하고 있습니다. 대부분 1000만년 이내의 젊은 별들로 태양 질량의 절반에서 1/10 수준의 작은 별이 대부분입니다. 이 별 주변에는 원시 행성계 원반이 있고 앞서 소개드린 것처럼 여기에서 행성 생성의 증거를 찾을 수 있기 때문에 천문학자들의 주목을 받고 있는 지역이기도 합니다. 


 천문학자들은 나사의 찬드라 X선 망원경 및 WISE, 유럽 우주국의 XMM-Newton X선 망원경과 ROSAT (the ROentgen SATellite)를 이용해서 바다뱀자리 TW 성협에 있는 아기 별들이 두 가지 그룹으로 나눌 수 있다는 사실을 발견했습니다. 


 첫 번째 그룹은 태양 질량의 1/3에서 1/2 정도 되는 별로 어린 시절부터 플레어를 자주 일으켜 활발하게 X선을 내놓습니다. (위의 개념도) 그런데 이렇게 활발한 항성풍 및 에너지 방출은 결국 주변에서 행성이 형성되는 것을 방해하게 됩니다. 가스와 먼지가 더 먼 곳으로 날려가기 때문이죠. 


(This illustration shows one of the lower mass, fainter stars. Because it is not as active in X-rays, it has retained a thicker disk that represents a more suitable environment to form planets. The planet formation process would cause gaps, not shown in this illustration, to appear in the disk. The streams near the center show how matter from the disk is still falling onto the star. These illustrations are not to scale - the stars are actually miniscule in size when compared with their surrounding disks.
Credits: NASA/CXC/M. Weiss)


 반면 태양질량의 1/10 정도 되는 작은 별은 플레어나 X선 방출이 활발하지 않습니다. 따라서 주변에서 행성이 형성되기 좋은 조건입니다. (바로 위의 개념도) 다만 이 경우에는 너무 어둡기 때문에 사실 생명체가 존재하기에는 좋은 조건은 아닐 것입니다. 이 정도 질량을 가진 천체는 아주 작고 어두운 적색 왜성이 되거나 혹은 아예 항성의 전단계에서 성장이 멈춘 갈색왜성이 될 수 있습니다. 


 이번 관측 결과는 작은 크기의 천체 주변에서 형성되는 행성에 대해서 흥미로운 사실을 알려줬습니다. 현재까지의 관측을 보면 비교적 큰 적색 왜성 주변에서도 많은 행성들이 발견됩니다. 따라서 강력한 항성풍에 의해 날아가도 어느 정도 행성을 형성하는 데 필요한 물질까지 다 사라지지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 


 흥미로운 부분은 아직 관측을 통해 확인되지는 않았지만, 작은 별이나 갈색왜성 주변에는 많은 행성이 있을 수도 있다는 것입니다. 다만 현재의 관측 기술로는 이를 검증하기 쉽지는 않습니다. 더 강력한 망원경이 등장하고 관측 기술이 진보하면 갈색왜성 주변의 행성에 대해서도 더 많은 것들이 알려질지 모릅니다. 



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