우주 이야기 667 - 태양도 형제가 있었다?

(Radio image of a very young binary star system, less than about 1 million years old, that formed within a dense core (oval outline) in the Perseus molecular cloud. All stars likely form as binaries within dense cores. Credit: SCUBA-2 survey image by Sarah Sadavoy, CfA)

(A radio image of a triple star system forming within a dusty disk in the Perseus molecular cloud obtained by the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile. Credit: Bill Saxton, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NRAO/AUI/NSF)

(This infrared image from the Hubble Space Telescope contains a bright, fan-shaped object (lower right quadrant) thought to be a binary star that emits light pulses as the two stars interact. The primitive binary system is located in the IC 348 region of the Perseus molecular cloud and was included in the study by the Berkeley/Harvard team. Credit: NASA, ESA and J. Muzerolle, STScI)

 우주에는 쌍성계가 매우 흔합니다. 별이 생성될 때는 가스 성운에서 한꺼번에 여러 개의 아기별이 탄생하기 때문에 가까운 위치에서 두 개 이상의 별이 중력으로 묶이기 때문입니다. 일부 학자들은 사실 대부분의 별이 생성 초기 단계에서는 다중성계를 이뤘다가 흩어진다고 보고 있습니다. 

 캘리포니아 대학 및 하버드 대학의 스미스소니언 천체물리학 연구소의 과학자들은 실제 관측 데이터와 모델 연구를 통해 대부분의 별이 태어나는 초기 단계에서는 쌍성계를 이루고 있다는 연구 결과를 발표했습니다. 

 연구의 공저자인 스티븐 스타흘러 (Steven Stahler, a UC Berkeley research astronomer)는 과거 가설적인 태양의 쌍성인 네메시스가 지금은 없지만, 태양이 태어나던 당시에는 있었을지 모른다고 설명했습니다. 다만 매우 초기 단계에서 갈라져서 지금은 어느 별인지 알 수 없는 상태지만 말이죠. 

 연구팀은 지구에서 600광년 떨어진 가스 구름인 페르세우스 분자 구름 (Perseus molecular cloud)을 관측했습니다. 지름 50광년 정도의 가스 성운으로 주로 태양 같이 작은 질량을 지닌 별이 태어나는 장소입니다. 이번 연구에서는 Very Large Array 전파 망원경을 이용해서 태어난지 400만년 이내의 아기별을 모두 관측했습니다. 

 이 어린 별들은 가스가 뭉친지 50만년 이내인 class 0와 100만년 - 50만년 사이인 class I 별로 사실 아직 핵융합 반응도 시작하기 전이라고 할 수 있습니다. 그런데 이 단계에서 중심부의 가스 밀도가 높아진 장소인 dense core 안에서 주로 쌍성계가 생성되는 것을 확인할 수 있었습니다. (가장 위 사진) 그래서 별의 초기 단계에서는 평균 500AU 이상의 거리에서 쌍성계를 형성하게 됩니다. 

 하지만 동시에 모든 별이 쌍성계가 되지 않는다는 점도 주목할 필요가 있습니다. 초기 형성단계에서 점차 가까워지는 쌍성계가 있는가하면 반대로 멀어져서 결국 분리되는 경우도 많기 때문입니다. 태양 역시 후자의 과정을 겪었다고 볼 수 있습니다. 

 이 전체 과정을 이해하는 것은 별의 진화와 쌍성계, 혹은 단독 시스템의 형성을 이해하는 데 도움을 줄 것입니다. 아무튼 어딘가 태양의 형제가 존재한다는 가정만으로도 흥미로운 것 같습니다. 

 참고 

Embedded Binaries and Their Dense Cores. arxiv.org/abs/1705.00049 

https://phys.org/news/2017-06-evidence-stars-born-pairs.html