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2020년 3월 5일 목요일

우주 이야기 1015 - 성장 중인 거대 아기별


(Figure 1: An artist’s impression of a protostar—a star in the process of formation. RIKEN astronomers have discovered that a huge protostar is getting bigger despite propelling plumes of hot gas away from itself. Credit: Mark Garlick/Science Photo Library)


 우주에 가장 흔한 형태의 별은 태양 질량의 40% 이하인 적색왜성입니다. 작고 매우 어두운 별이지만, 작은 데다 수명까지 길기 때문에 가장 흔할 수밖에 없습니다. 반면 태양보다 수십배 이상 무거운 별은 생성되는데 많은 가스가 필요하고 일단 생성된 다음에는 수명이 매우 짧기 때문에 드문 존재입니다. 하지만 이들이 초신성 폭발을 통해 만든 무거운 원소가 없다면 우주에 지구 같은 행성도 없었을 것이고 인간도 존재할 수 없었을 것입니다. 따라서 무거운 별의 생성은 과학자에게 흥미로운 연구 주제입니다. 


 일본 이화학 연구소 항성 및 행성 생성 연구소의 이첸 장 (Yichen Zhang of the RIKEN Star and Planet Formation Laboratory)이 이끄는 연구팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA와 유럽 남방 천문대의 VLT를 이용해 생성 중인 거대 아기별(protostar)인 G45.47+0.05를 관측했습니다. 이 별은 이미 태양 질량의 30-50배에 달하는 크기지만 이번 관측에서 주변에서 여전히 가스를 흡수하면서 커지고 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 


 이 별 자체는 아직 가스 성운에 가려져 있어 직접 관측이 쉽지 않지만, 연구팀은 별 주변의 모래 시계 모양의 가스를 통해 내부의 가스 디스크의 존재를 알아냈습니다. 별의 중력에 의해 흡수되는 물질은 일단 주변에서 디스크를 형성하는데 이로 인해 가운데가 볼록한 가스 구조가 형성되는 것입니다. 이 가스는 1만도로 가열되어 초당 30km의 속도로 팽창하고 있습니다. 이는 내부의 가스 원반 및 별에서 나오는 에너지 때문입니다. 이 구조를 통해 연구팀은 이 별이 아작도 성장중이라는 것을 파악할 수 있습니다. 


 아기별이 어느 정도 커지면 주변으로 강력한 에너지와 항성풍을 내놓기 때문에 더 많은 가스를 모으기 힘들어 집니다. 따라서 별이 커지는 데는 분명 한계가 있지만, 태양 질량의 수십 배가 넘는 거대 별의 존재는 상당한 질량을 끌어모을 수 있다는 점을 시사합니다. G45.47+0.05에는 이 과정에 대한 단서가 숨어 있습니다. 앞으로 좀 더 강력한 관측 장비가 등장하면 과학자들은 이 거대 아기별을 통해 그 과정을 더 자세히 연구할 수 있을 것입니다. 


 참고 


Yichen Zhang et al. Discovery of a Photoionized Bipolar Outflow toward the Massive Protostar G45.47+0.05, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847/2041-8213/ab5309


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