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우주 이야기 646 - 젊은 별 주변의 강착 원반을 확인하다.



(An illustration of an accretion disk feeding a central young star, or protostar, and the gaseous jet ejected from the protostar. Credit: Yin-Chih Tsai/ASIAA)


(Jet and disk in the HH 212 protostellar system: (a) A composite image of the jet, produced by combining images from different telescopes. The orange image around the center shows the accretion disk at 200 AU resolution. (b) Close-up of the center of the dusty disk at 8 AU resolution. Asterisks mark the possible position of the central protostar. A dark lane is seen in the equator. Our solar system is shown in the lower right corner for size comparison. (c) An accretion disk model that can reproduce the observed dust emission in the disk. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.)


((a) The accretion disk model with the disk surface temperature. (b) The model dust emission map derived from the disk model. This model map is roughly the same as the observed map of the disk. Credit: Lee et al.)


 사람과 마찬가지로 별의 탄생은 별의 일생에서 가장 신비로운 순간입니다. 성간 가스가 중력에 의해 뭉쳐 새로운 별이 되는데, 이 과정은 먼지와 가스로 가려진 성운의 안쪽에서 발생하기 때문에 신비로울 뿐 아니라 사실 연구하기도 매우 까다롭습니다.


 미국과 대만의 과학자들은 세계에서 가장 강력한 전파 망원경인 ALMA를 이용해서 IRAS 05413-0104라는 태어나는 어린 별을 연구했습니다. 14억 달러 짜리 전파 망원경인 알마는 먼지나 가스를 뚫고 관측하는데 용이한 밀리미터/서브밀리미터 파장을 관측하기 때문입니다.


 아마도 생성된지 4만년 정도 밖에는 되지 않은 아주 젊은 시스템인 HH212 시스템의 일부인  IRAS 05413-0104의 주변에는 거대한 가스 디스크가 존재합니다. 새로 태어나는 별 주변에 모이는 가스는 토성의 고리처럼 주변에 거대한 강착 원반 (accretion disk)을 형성합니다. 그리고 이 강착 원반에서 가스가 별로 흡수되면서 별이 점차 성장하게 됩니다. 이론적으로는 흠이 없지만, 사실 이 과정을 직접 관측하기는 앞서 말한 이유로 매우 힘들었습니다.


 연구팀은 알마의 관측 데이터를 분석해서 별 주변의 강착 원반의 모습을 분명하게 관측하는데 성공했습니다. (두 번째 및 세 번째 사진) 그 모습은 이론적 예측 (첫 번째 사진)과 유사하긴 했지만, 약간 예상과는 다른 햄버거 모양의 강착원반의 모습을 볼 수 있었습니다. 우리가 햄버거를 먹으면서 살을 찌우듯 아기 별 역시 여기에 있는 가스를 먹으면서 커집니다.


 과학자들은 이 별이 이미 강력한 자기장을 가지고 있으며 이 자기장이 강착 원반의 회전을 방해해 더 많은 물질이 흡수되도록 만듭니다. 동시에 이 자기장이 강착원반의 수직 방향으로 강력한 가스의 분출인 제트를 형성하는 것도 볼 수 있습니다.


 새로운 별이 탄생하는 과정은 아직도 많은 의문이 남아있는 분야입니다. 앞으로도 그 비밀을 캐기 위한 연구가 지속될 것입니다.


 참고


More information: Chin-Fei Lee et al. First detection of equatorial dark dust lane in a protostellar disk at submillimeter wavelength, Science Advances (2017). DOI: 10.1126/sciadv.1602935




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