(These images, taken a year apart by NASA's Hubble Space Telescope, reveal a shadow moving counterclockwise around a gas-and-dust disk encircling the young star TW Hydrae. The two images at the top, taken by the Space Telescope Imaging Spectrograph, show an uneven brightness across the disk. Through enhanced image processing (images at bottom), the darkening becomes even more apparent. These enhanced images allowed astronomers to determine the reason for the changes in brightness. The dimmer areas of the disk, at top left, are caused by a shadow spreading across the outer disk. The dotted lines approximate the shadow's coverage. The long arrows show how far the shadow has moved in a year (from 2015-2016), which is roughly 20 degrees. Based on Hubble archival data, astronomers determined that the shadow completes a rotation around the central star every 16 years. They know the feature is a shadow because dust and gas in the disk do not orbit the star nearly that quickly. So, the feature must not be part of the physical disk. The shadow may be caused by the gravitational effect of an unseen planet orbiting close to the star. The planet pulls up material from the main disk, creating a warped inner disk. The twisted disk blocks light from the star and casts a shadow onto the disk's outer region.
Credits: NASA, ESA, and J. Debes (STScI))
(This diagram reveals the proposed structure of a gas-and-dust disk surrounding the nearby, young star TW Hydrae.The illustration shows an inner disk that is tilted due to the gravitational influence of an unseen companion, which is orbiting just outside the disk.The tilted inner disk is the best explanation for a shadow covering part of the disk's outer region. The warped disk is blocking light from the star and casting the shadow across the disk. The nature of the darkening was first revealed in Hubble Space Telescope archival observations, which showed that the feature moved around the star at a much faster rate than any phenomenon that would be physically linked to the slowly rotating disk.TW Hydrae is about 8 million years old and resides 192 light-years from Earth.
Credits: NASA, ESA, and A. Feild (STScI))
바다뱀자리 TW (TW Hydrae)는 형성된지 1000만년 이내의 어린 별로 주변에는 아직 원시행성계 원반이 존재합니다. 이 원시행성계 원반은 192광년 정도 거리로 지구에서 관측이 용이할 뿐 아니라 행성이 형성되는 증거가 있어 이전부터 많은 연구가 이뤄졌습니다. 이전에도 몇 차례 소개드린 바 있었죠.
허블 우주 망원경은 임무 기간 18년 동안 바다뱀자리 TW의 변화를 관측했습니다. 그 결과 위의 사진에서보는 것 같은 디스크의 변화를 확인할 수 있었습니다. 흥미로운 것은 단순히 행성이 형성되는 것으로 보이는 간극만 있는 게 아니라 이 모양이 변하고 있다는 것입니다. 이에 따른 고리의 회전 역시 확인할 수 있습니다.
이렇게 독특한 모습을 보이는 이유는 형성중인 보이지 않는 행성이 디스크와 비스듬한 각도로 공전하고 있다고 설명하면 가능합니다. (개념도 참조) 만약 그렇다면 왜 이런 독특한 궤도를 지니게 되었는지 역시 매우 궁금한 부분 중에 하나입니다. 가능성 있는 설명 가운데 하나는 다른 행성의 중력에 의한 간섭 입니다. 참고로 여기에는 아마도 목성급 행성이 존재할 가능성이 높으며 위치는 지구 - 태양 거리 정도입니다.
과학자들은 허블 우주 망원경에 설치된 Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS)를 이용해서 2005년 처음 고리가 균일하지 않다는 사실을 밝혀냈고 STIS와 Hubble's Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS)를 통해서 장기간 이를 관측했습니다. 물론 앞서 언급한바와 같이 ALMA 같은 다른 여러 전파 및 광학 망원경도 바다뱀자리 TW를 관측하는데 동원되었습니다.
앞으로 제임스 웹 우주 망원경을 비롯해서 차세대 지상 및 전파 망원경이 완성되면 우리는 바다뱀자리 TW에 있는 형성되는 행성을 직접 볼 수 있을지 모릅니다. 앞으로 계속해서 진행될 연구 결과를 기대해 봅니다.
참고
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