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우주 이야기 654 - 외계 행성계에서 발견된 얼음 고리



(Composite image of the Fomalhaut star system. The ALMA data, shown in orange, reveal the distant and eccentric debris disk in never-before-seen detail. The central dot is the unresolved emission from the star, which is about twice the mass of our sun. Optical data from the Hubble Space Telescope is in blue; the dark region is a coronagraphic mask, which filtered out the otherwise overwhelming light of the central star. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. MacGregor; NASA/ESA Hubble, P. Kalas; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF))


 포말하우트(Formalhaut)는 지구에서 25광년 떨어진 가까운 별로 동아시아에서는 북락사문이라는 명칭으로 불리기도 한 밝은 별입니다. 태어난 지 얼마되지 않은 젊은 별로 주변에 거대한 먼지 고리를 지니고 있어 천문학자들에 큰 관심사가 되는 별이기도 합니다. 과거 몇 차례에 걸쳐 소개드린 적도 있었죠. 




 최근 국제 천문학자팀은 세계 최대의 전파 망원경인 알마 (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA))를 이용해 포말하우트 주변의 고리에 대한 상세한 관측을 시도했습니다. 새로운 관측 데이터는 별에서 대략 200억km 떨어진 지점에 20억km 폭의 얼음 입자로 구성된 고리가 있음을 보여주고 있습니다. 그 화학적 구성은 우리 태양계의 혜성과 비슷해 카이퍼 벨트의 대형화 버전일 가능성이 커보입니다. 


 포말하우트 시스템 전체는 생성된지 4억4000만년 이내로 아주 젊은 시스템이라고 할 수 있습니다. 따라서 태양계 초기의 모습이 어떠했는지를 연구하는 과학자들에게 많은 정보를 제공하고 있습니다. 흥미로운 사실은 주변의 고리가 정확히 원형이 아니라 타원형인데, 이에 따른 물질 분포의 차이를 보인다는 것입니다. 


 태양계에서도 마찬가지지만, 타원 궤도를 도는 경우 태양에 가까운 위치에서는 속도가 빨라지고 먼 거리에는 속도가 느려집니다. 이것은 고리에서 물질 분포의 차이를 만들 수 있습니다. 'apocenter glow'라고 불리는 이 현상은 고리의 멀리 떨어진 부분에 물질의 더 높은 밀도로 분포해 더 밝게 빛나는 것입니다. 위의 이미지에서도 이 현상을 확인할 수 있습니다.


 포말하우트와 태양계에서 보듯이 카이퍼 벨트와 비슷한 얼음 고리는 생각보다 흔할 가능성이 있습니다. 따라서 혜성 역시 다른 행성계에서 드물지 않을 것입니다. 일부 과학자들은 태양계 역사의 초기에 혜성에서 지구로 생명의 기초 물질과 물이 전달되었다고 믿고 있습니다. 어쩌면 이런 일이 지금 다른 행성계에서 일어나고 있을지고 모릅니다. 


 참고 


 * "A Complete ALMA Map of the Fomalhaut Debris Disk," M. MacGregor et al., 2017, to appear in the Astrophysical Journal: arxiv.org/abs/1705.05867

* "Detection of Exocometary CO Within the 440-Myr-old Fomalhaut Belt: A Similar CO+CO2 Ice Abundance in Exocomets and Solar System Comets," L. Matrà et al., 2017, to appear in the Astrophysical Journal: arxiv.org/abs/1705.05868 


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