기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 123 - 외계행성의 요람 PDS 70




 지난 수십년간 외계 행성에 대한 우리의 지식은 크게 늘어났습니다. 외계 행성을 간접적으로 증명한 경우는 이제 상당히 축적되었으며 직접 관측 역시 시도되는 일 가운데 하나입니다. 또 외계 행성이 생성되는 원시 행성계 원반  (Protoplanetary Disk) 에 대한 관측도 진행되어 초창기 행성계가 어떻게 생성되는 지에 대한 지식도 증가하고 있습니다. 


 최근 하시모토 준 Jun Hashimoto (National Astronomical Observatory of Japan) 및 루오빙 동 Ruobing Dong (Princeton University) 등의 과학자들이 이끄는 국제 천문학자 팀이 스바루 천체 망원경에 설치된 HiCIAO (High Contrast Instrument for the Subaru Next Generation Adaptive Optics ) 를 이용해서 지구에서 460 광년 정도 떨어진 PDS 70 이란 천체를 관측했습니다. 


 이 별은 생긴지 약 1000 만년 정도 되는 아주 어린 별로 태양과 비슷한 질량이기 때문에 더 주목을 끌고 있습니다. 사실 수명이 100 억년 정도라고 생각하면 1000 만년은 거의 생후 1 달 이내의 신생아라고 볼 수  있는 수준이죠. 이 별 주변에는 원시 행성계 원반이 잘 발달되어 있는데 아마 우리의 태양도 비슷한 시기에는 이런 모습이었을 것입니다. 


 그런데 HiCIAO 에 관측된 모습에서는 이 원시 행성계 원반에 거대한 간극이 발견되었습니다. 즉 먼지와 가스가 모여 형성된 원시 행성계 원반에 고리 처럼 빈 공간이 보인 것이죠. (아래 그림 참조) 




(PDS 70 의 실제 관측 모습. 가운데에 있는 별의 빛을 막기 위해 가린 것이며 약 140 AU 정도 길이의 원반에 간극이 확실하게 발견됨. Figure 1: HiCIAO mounted on the Subaru Telescope captured this near infrared image of the protoplanetary disk around PDS 70. A software mask blocked out the light in the immediate vicinity of the central star. The colors in the image indicate the luminosity of the infrared light; the white area has stronger infrared radiation while that of the bluer area is weaker. The black area near PDS 70, outside of the software mask, is the gap referred to in the text. (Credit: NAOJ)  )



(PDS 70 시스템에 대한 컨셉 아트 Figure 2: Artist’s rendition of PDS 70 and its two protoplanetary disks, showing the large gap between them. The gravitational force of several newborn planets is probably responsible for the development of such a huge gap between the two disks. (Credit: NAOJ)  )  


 이와 같은 거대 간극이 원시 행성계 원반에서 발견된 것이 처음은 아니지만 사실 태양과 비슷한 크기의 별에서 발견된 것 가운데는 가장 큰 것이라고 합니다. 과학자들은 이 거대 간극이 생겨난 가장 그럴듯한 이유로 새롭게 형성된 행성의 존재를 생각하고 있습니다. 즉 위의 일러스트 처럼 새로운 행성들이 생겨나면 중력으로 공전 궤도 주변의 가스와 먼지를 흡수해 크기를 키우기 때문에 원시 행성계 원반에 빈 간극이 생겨난다는 것이죠. 


 그런데 이 정도 크기의 간극을 설명하기 위해서는 사실 생성된 행성이 하나로는 부족하다고 연구팀은 생각하고 있습니다. 즉 일러스트 처럼 여러개의 행성들이 그 위치에서 형성되고 있고 그 결과 가스와 먼지가 이미 중력으로 흡수되어 현재 이 간극이 형성된 것이라는 이론입니다. 


 이 연구는 스바루 천체 망원경을 이용한 Strategic Exploration of Exoplanets and Disks with Subaru (SEEDS) 연구의 결실입니다. 이 연구는 2009 년 부터 태양과 비슷한 질량의 별이 형성될 때 생기는 원시 행성계 원반을 관측하는 것을 목표로 진행되었고 PDS 70 에서 아마도 우리 태양계가 형성되었을 때 보였던 것 같은 패턴을 찾아냈습니다. 


 아마 우리 태양계도 생성 당시 이런 과정을 한번 거쳤을 것입니다. 즉 토성, 목성, 해왕성, 천왕성등 거대  가스 행성들이 먼지와 가스를 삼켜 원시 행성계 원반 안쪽에 가스가 없는 큰 간극이 생겨났을 것입니다. 남은 부분들은 도넛 모양으로 이를 둘러싸고 있다가 카이퍼 벨트 및 오르트 구름의 재료가 되었을 것입니다. 


 이런 연구를 통해 우리의 태양계가 초기에 어떻게 생성되었는지에 대한 힌트를 얻을 수 있는 것은 물론이고 태양계가 우주에서 특별하지 않은 매우 흔한 행성계 중 하나일 것이라는 추론도 가능하게 합니다. 그렇다면 지구와 같은 외계 행성을 찾는 우리의 노력도 전혀 의미 없거나 불가능한 일이 아니겠죠. 미래에 보다 강력한 망원경이 도입되면 더 자세한 관측이 가능해질 것으로 기대합니다. 



 참고 




 J. Hashimoto, R. Dong et al. POLARIMETRIC IMAGING OF LARGE CAVITY STRUCTURES IN THE PRE-TRANSITIONAL PROTOPLANETARY DISK AROUND PDS 70: OBSERVATIONS OF THE DISK. The Astrophysical Journal. 2012 ApJ 758 L19 doi:10.1088/2041-8205/758/1/L19



댓글

이 블로그의 인기 게시물

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...

렘 수면이 식이 패턴에 영향을 준다?

  ( Using a techniqu e called optogenetics, the activity of cells in the brain can be specifically suppressed with light pulses. Credit: Pascal Gugler / Insel Gruppe )  수면 중 빠른 안구 운동이 발생하는 렘 (REM) 수면은 아직도 그 기능이 완전히 밝혀지지 않았지만, 수면에서 매우 중요한 부분이라는 사실은 확실합니다. 렘 수면은 꿈과 관련이 깊으며 전체 수면 시간이 부족하지 않더라도 렘 수면 시간이 짧으면 다음날 집중력이 떨어지고 많이 피곤하게 됩니다. 아마도 렘 수면 시간 동안 여러 가지 기능과 작업이 이뤄짐을 시사하는 결과입니다.   베른 대학교 ( University of Bern )의 과학자들은 쥐를 이용한 동물 모델을 통해서 렘 수면이 식이 패턴에 미치는 영향을 조사했습니다. 연구팀은 렘 수면이 외측 시상하부 ( lateral hypothalamus)에 영향을 주어 식욕을 조절할 수 있다는 증거를 발견했습니다. 외측 시상하부는 모든 포유류에서 볼 수 있는 시상하부의 작은 핵으로 식욕을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각됩니다. 과거 과학자들은 렘 수면 동안 외측 시상하부가 활성화되는 것을 확인했지만, 렘 수면이 실제 식욕을 조절하는지에 대해서는 알지 못했습니다. 렘 수면 동안 외측 시상하부만 차단할 방법이 없었기 때문입니다.   연구팀은 빛으로 살아있는 세포를 조절하는 기술인 광유전학 (optogenetic) 방식으로 렘 수면 중인 쥐의 외측 시상하부 활동을 차단했습니다. 그 결과 쥐의 식욕이 저하되는 것을 확인할 수 있었습니다. 불과 하루 간 차단만으로도 4일 정도 효과가 지속될 정도로 식욕에 대한 영향이 컸습니다. 이는 렘 수면이 식욕을 적절하게 유지하는 데 도움을 준다는 점을 시사합니다.   사실 최근에 다이어트에 대한 수요가 폭발해서 ...

벽돌 속에 전기를 저장하는 코팅

  ( Red brick device developed by chemists at Washington University in St. Louis lights up a green light-emitting diode. The photo shows the core-shell architecture of a nanofibrillar PEDOT-coated brick electrode. Credit: D'Arcy laboratory, Department of Chemistry, Washington University in St. Louis )  신재생 에너지 확대와 에너지를 24시간 차질 없이 공급해야 하는 기업과 기관 (예를 들어 병원, 금용기관, 중요 산업 시스템 및 기타 갑자기 시스템을 중지할 수 없는 분야)이 증가함에 따라 에너지 저장 장치 (ESS)의 수요 역시 가파르게 증가하고 있습니다. 특히 풍력과 태양광처럼 에너지 생산량 변동이 심한 에너지원이 보급되면서 값싸고 안전하게 대량의 에너지를 저장할 수 있는 방법의 요구가 커지고 있습니다.   워싱턴 대학 줄리오 다르시 ( Julio D'Arcy ) 교수가 이끄는 연구팀은 평범한 벽돌에 전기를 저장할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 연구팀의 접근법은 전기가 통하는 폴리머 소재인  PEDOT를 코팅해 벽돌 자체를 슈퍼 커패시터 (콘덴서)로 만드는 것입니다. 화학 배터리 대신 슈퍼 커패시터에 전기를 저장하는 연구는 일찍부터 있어왔지만, 흔한 벽돌 소재의 슈퍼 커패시터는 참신한 시도라고 할 수 있습니다. 벽돌에 에너지를 저장하려는 시도 역시 이전에도 있었지만, 대개 열을 저장하는 방식이었고 전기 자체를 저장하는 방식은 새로운 시도입니다.   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221592595133  연구팀에 따르면 일반적인 크기의 벽돌에 PEDOT 소재를 코팅할 경우 최대 10분 정도 LED 전...