(This illustration shows a star surrounded by a protoplanetary disk. Material from the thick disk flows along the star’s magnetic field lines and is deposited onto the star’s surface. When material hits the star, it lights up brightly.
Credits: NASA/JPL-Caltech)
(Astronomers can use light echoes to measure the distance from a star to its surrounding protoplanetary disk. This diagram illustrates how the time delay of the light echo is proportional to the distance between the star and the inner edge of the disk.
Credits: NASA/JPL-Caltech)
천문학자들이 빛의 '에코'를 사용해서 원시 행성계 원반 (protoplanetary disk)의 크기를 측정하는데 성공했습니다.
원시 행성계 원반은 새로 태어나는 별 주변에 존재하는 가스와 먼지의 모임입니다. 이들은 중력에 의해 뭉쳐 행성, 소행성, 혜성을 형성하는 재료가 됩니다. 과거에는 이론적인 존재에 불과했으나 최근 관측 기술을 발전 덕분에 천문학자들은 그 모습을 직접 관측하고 행성이 실제로 형성되는 과정을 연구할 수 있게 되었습니다.
하지만 이런 원시 행성계 원반은 대개 가스에 둘러쌓인 어린 별 주변에 생기는데다 정확하게 지구 방향으로 수직이 아닌 경우도 많아서 정확한 관측에 애를 먹는 경우도 드물지 않습니다. 그런데 애리조나 대학의 환 멩(Huan Meng, postdoctoral research associate at the University of Arizona)을 비롯한 연구자들이 빛의 반사를 이용해서 원시 행성계 원반과 별 사이의 거리를 정확히 측정하는데 성공했다는 소식입니다.
박쥐나 돌고래는 음파의 반사를 보고 거리를 측정할 수 있습니다. 과학자 역시 음파를 이용해서 바다에서 해저 지형을 탐사하고 거리를 측정합니다. 그런데 사실 빛 역시 비슷한 역할을 할 수 있습니다. 빛이 반사되는 시간의 차이를 측정해 거리를 계산하는 것입니다.
더 구체적으로 말하면 지상의 망원경과 스피처 우주 망원경을 이용해서 별에서 나오는 빛과 주변의 디스크에서 반사되는 빛의 시간 차이를 측정해 거리를 알아낸 것입니다.
이들이 연구한 별은 지구에서 400광년 떨어진 YLW 16B라는 어린 별로 질량은 태양과 비슷하지만, 이제 생긴지 100만년에 불과한 아기별입니다. 빛의 에코(light echo)를 이용한 방식으로 연구팀은 디스크의 안쪽과 별 사이의 거리가 0.08AU 정도라는 사실을 밝혀냈습니다. 이는 수성 궤도의 1/4에 불과한 거리입니다.
이번 연구 결과는 원시 행성계 원반의 정확한 거리를 측정하는 새로운 방법을 제시했습니다. 동시에 모항성에 매우 가까운 거리에 원시 행성계 원반이 행성된다는 사실을 알려줬습니다.
어쩌면 태양계 역시 초기에는 태양에 아주 가까운 위치에 행성이나 미행성이 존재했을지도 모릅니다. 그러나 다른 행성의 간섭으로 위치가 변했거나 혹은 태양에 흡수되었을 수도 있는 것이죠. 물론 실제로 그랬는지 여부는 지금 판단하기 어렵지만, 흥미로운 가설임에 분명합니다.
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