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우주 이야기 1358 - 편광 현상으로 관측한 원시 행성계 원반


 

(Rings of dust surrounding HL Tauri, with line patterns showing the orientation of polarized light. A new paper published by Stephens, et al., using ALMA, provides the deepest dust polarization image of any protoplanetary disk captured thus far, revealing details about the dust grains in the disk. Credit: NSF/AUI/NRAO/B. Saxton/Stephens et al.)

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지상에서 가장 강력한 전파 망원경 중 하나인 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)가 원시 행성계 원반에서 생성 중인 행성계의 모습을 포착했습니다.

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ALMA는 지구에서 480광년 떨어져 있는 젊은 별인 HL Tauri를 관측했습니다. 이 별 주변에서는 원시 행성계 원반이 형성되어 있으며 여기서 새로운 행성이 생성 중일 것입니다. 하지만 연구팀의 목표는 이 행성이 아니라 행성을 만드는 재료인 먼지 입자들입니다.

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우리는 먼지 입자들이 공모양이라고 생각하지만, 실제로는 길쭉한 형태인 경우가 더 흔합니다. 따라서 편광 (polarization, 빛이나 자기장에 특정한 방향으로 진동하며 나아가는 것)현상이 일어납니다.

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이언 스티븐스 (Ian Stephens)가 이끄는 연구팀은 HL 타우리에서 편광 현상을 이용해 기존의 원시 행성계 원반보다 10배 정도 상세하게 원시 행성계 원반을 관측했습니다. 이를 통해 원반의 구조를 기존의 방식보다 100배는 더 자세히 관측했다는 것이 연구팀의 설명입니다.

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관측 결과 행성이 생성 중인 원반의 간극에는 먼지 입자가 적지만, 편광 현상은 더 두드러지게 나타났습니다. 그리고 간극이 없는 원반의 입자들은 생각보다 일렬로 잘 정렬된 것으로 나타났습니다. 연구팀은 외부의 자기장이 그 원인인 것으로 보고 있습니다.

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과학자들은 편광이라는 또 다른 방법을 사용해 보통은 알아낼 수 없는 멀리 떨어져 있는 작은 먼지 입자들의 특징을 분석했습니다. 입자 하나는 당연히 볼 수 없지만, 입자들이 모여 편광 필터처럼 작용하는 현상은 관측할 수 있는 것입니다. 앞으로 이 방법이 다른 천체에서도 효과를 발휘할 것으로 생각합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2023-11-alma-young-star-reveals-grains.html

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Ian W. Stephens et al, Aligned grains and scattered light found in gaps of planet-forming disk, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06648-7

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