우주 이야기 559 - 큰 별 주변의 원시 행성계 원반

(Artist impression of a debris disk surrounding a star in the Scorpius-Centaurus Association. ALMA discovered that -- contrary to expectations -- the more massive stars in this region retain considerable stores of carbon monoxide gas. This finding could offer new insights into the timeline for giant planet formation around young stars. Credit: NRAO/AUI/NSF; D. Berry / SkyWorks)

 태어나는 별 주변에는 가스와 먼지의 모임인 원시 행성계 원반 (protoplanetary disk)가 형성됩나다. 가스 성운에서 새로 태어나는 별의 중력에 이끌린 이 물질들은 미래 행성, 소행성, 혜성 등의 재료가 되거나 혹은 별 속으로 들어가 그 일부가 될 것입니다. 이런 원시 행성계 원반은 모든 행성계에서 관측이 가능하나 너무 큰 별 주변에서 생성되면 강력한 중력과 이후 발생하는 강력한 항성풍의 영향으로 인해 태양계 같은 행성계는 생성되기 어려울 것으로 생각되었습니다. 

 최근 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)을 이용해서 다양한 크기의 아기 별 주변의 원시 행성계 원반을 관측했습니다. 제시 리만-시프리(Jesse Lieman-Sifry)를 비롯한 천문학자들이 24개의 원시 행성계 원반을 관측한 결과에 따르면 의외로 비교적 큰 별 주변에서도 충분히 큰 원시 행성계 원반이 생성되는 것으로 나타났습니다.

 연구팀은 전갈 - 켄타우로스 자리 성협 (Scorpius-Centaurus Association)에 있는 막 태어난 별 주변을 관측했습니다. 이들은 일산화탄소의 파장을 분석했는데, 이를 분석하면 수소와 헬륨을 비롯해서 다른 가스의 분포를 추정할 수 있기 때문입니다. 

 이들은 그 중에서 매우 강한 일산화탄소 신호를 가진 아기별 3개의 질량이 태양의 2배에 달한다는 사실을 알고 놀라지 않을 수 없었습니다. 비교적 큰 별이 거기에 걸맞는 큰 가스 디스크를 가지고 있었기 때문입니다. 따라서 이런 별 주변에는 목성같은 가스 행성이 여러 개 생성될 가능성이 있습니다. 

(ALMA image of the debris disk surrounding a star in the Scorpius-Centaurus Association known as HIP 73145. The green region maps the carbon monoxide gas that suffuses the debris disk. The red is the millimeter-wavelength light emitted by the dust surrounding the central star. The star HIP 73145 is estimated to be approximately twice the mass of the Sun. The disk in this system extends well past what would be the orbit of Neptune in our solar system, drawn in for scale. The location of the central star is also highlighted for reference. Credit: J. Lieman-Sifry, et al., ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF))

 비록 관측 해상도가 높지 않기 때문에 결론을 내리기는 어렵지만, 어쩌면 이 원시 행성계 원반에서는 생성된 행성이 서로 충돌해서 생긴 2세대 디스크가 존재할 가능성도 있습니다. 행성 생성의 비밀을 풀기 위해서 앞으로 연구가 주목되는 이유입니다. 

 물론 큰 별 주변은 생명체가 살기에 적합한 장소는 아닙니다. 별의 질량이 클수록 더 많은 열을 방출하는 것은 물론 빠른 속도로 연료를 소모하면서 빨리 생을 마감하기 때문입니다. 생명체가 설령 탄생했다고 해도 이런 행성계는 곧 죽은 행성계가 될 수밖에 없습니다. 하지만, 이런 장소에서도 행성이 쉽게 생성된다면 행성이 매우 흔하다는 추정을 다시 뒷받침하는 결과라고 할 수 있을 것입니다. 

 참고 

This research is presented in the paper titled "Debris disks in the Scorpius-Centaurus OB association resolved by ALMA," by J. Lieman-Sifry et al., published in Astrophysical Journal on 25 August 2016. Preprint: arxiv.org/abs/1606.07068 

 http://phys.org/news/2016-08-alma-unexpected-trove-gas-larger.html#jCp