우주 이야기 472 - 태어나는 행성계에서 얼음 입자 발견

(Positions of the spectra extracted region shown in the L’ image of HD100546 disk. A 0.162′′ square regions were set along the major (SE-NW) and minor (SW-NE) axis of the disk at the position of 0.360′′, 0.522′′, 0.684′′, 0.846′′, and 1.008′′ from the central star. Credit: Honda et al., 2016. )

관측 기술의 발전 덕분에 천문학자들은 과거 이론으로만 생각했던 여러 가지 가설들을 실제로 검증하고 확인할 수 있게 되었습니다. 그중에 하나는 행성이 형성되는 과정입니다.

일본 쿠루메 대학의 미츠히코 혼다(Mitsuhiko Honda at the Kurume University )를 비롯한 연구자들은 칠레에 있는 제미니 남방 망원경(Gemini South Telescope)에 설치된 근적외선 코로나그래픽 이미저 Near-Infrared Coronagraphic Imager (NICI)를 이용해 지구에서 320광년 떨어진 젊은 별인 HD 100546을 관측했습니다.

태어난지 1000만년 이내의 젊은 별인 HD 100546 주변에는 먼지와 가스, 그리고 얼음으로 구성된 디스크가 존재합니다. 각 디스크는 이미 행성이 형성 중인 듯 0.2, 13 그리고 수백 AU 떨어진 지점에 존재하고 있습니다. 물질이 사라진 부위는 행성의 전단계인 미행성이 형성되고 있다고 볼 수 있을 것입니다.

그런데 연구팀은 여기서 3.1 µm 와 다른 파장대의 관측을 통해서 물의 얼음의 존재를 밝혀냈습니다. 태양계에서 보면 물의 얼음은 목성형 가스 행성들을 형성하는데 중요한 역할을 담당했다고 생각되고 있습니다.

물은 매우 흔한 두 가지 원자 (수소와 산소)로 이뤄져 있으며 행성을 형성하는 원시행성계 원반에도 매우 풍부한 물질입니다. 따라서 원시 미행성들이 형성될 때 중요한 성분 가운데 하나였다고 보고 있습니다. 이와 같은 사실은 현재 존재하는 목성형 행성들의 위성들이 얼음과 암석으로 구성된 얼음 위성이라는 점에서도 증명이 됩니다.

과거 태양계에서 물의 얼음과 암석이 행성을 만들 씨앗을 형성한 후 이들이 주변의 남은 가스를 빨아들여 거대한 목성형 행성을 이뤘다고 생각됩니다. 물론 이 과정에서 서로 충돌과 합체가 빈번하게 일어났습니다.

우리는 그때 당시의 태양계로 돌아갈 순 없지만, 대신 비슷한 과정에 있는 어린 별들을 관측해서 우리 태양계와 지구가 탄생했던 과거를 들여다볼 수 있는 셈입니다.

참고

Water ice at the surface of HD 100546 disk, arXiv:1603.09512 [astro-ph.EP]arxiv.org/abs/1603.09512

http://phys.org/news/2016-04-ice-surface-distant-star-disk.html#jCp

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