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.

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 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.

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 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.

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 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. 

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 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.

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 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.

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

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참고

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  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