(These two NASA Hubble Space Telescope images, taken six years apart, show fast-moving blobs of material sweeping outwardly through a debris disk around the young, nearby red dwarf star AU Microscopii (AU Mic). Red dwarfs are the most abundant and longest-lived stars in our Milky Way galaxy. AU Mic is approximately 23 million years old. The top image was taken in 2011; the bottom in 2017. Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) took the images in visible light. This comparison of the two images shows the six-year movement of one of the known blobs (marked by an arrow). Researchers estimate that the blob, which is zipping along at nearly 15,000 miles an hour, traveled more that 820 million miles between 2011 and 2017. That is about the distance from Earth to Saturn. Astronomers do not know how the blobs are launched through the system. Eventually, the blob highlighted in the image will sweep through the disk, escape the star's gravitational grip, and race out into space. Astronomers expect the string of blobs to clear out the disk within 1.5 million years. Their estimated ejection speeds are between 9,000 miles per hour and 27,000 miles per hour, fast enough to escape the star's gravitational clutches. They currently range in distance from roughly 930 million miles to more than 5.5 billion miles from the star. The disk, seen edge-on, is illuminated by scattered light from the star. The glare of the star, located at the center of the disk, has been blocked out by the STIS coronagraph so that astronomers can see more structure in the disk. The bright dot above the left side of the disk in the 2017 image is a background star. The system resides 32 light-years away in the southern constellation Microscopium. Credit: NASA, ESA, J. Wisniewski (University of Oklahoma), C. Grady (Eureka Scientific), and G. Schneider (Steward Observatory))
(The Hubble Space Telescope image on the left is an edge-on view of a portion of a vast debris disk around the young, nearby red dwarf star AU Microscopii (AU Mic). Though planets may have already formed in the disk, Hubble is tracking the movement of several huge blobs of material that could be "snowplowing" remaining debris out of the system, including comets and asteroids. The box in the image at left highlights one blob of material extending above and below the disk. Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) took the picture in 2018, in visible light. The glare of the star, located at the center of the disk, has been blocked out by the STIS coronagraph so that astronomers can see more structure in the disk. The STIS close-up image at right reveals, for the first time, details in the blobby material, including a loop-like structure and a mushroom-shaped cap. Astronomers expect the train of blobs to clear out the disk within only 1.5 million years. The consequences are that any rocky planets could be left bone-dry and lifeless, because comets and asteroids will no longer be available to glaze the planets with water or organic compounds. AU Mic is approximately 23 million years old. The system resides 32 light-years away in the southern constellation Microscopium. Credit: NASA, ESA, J. Wisniewski (University of Oklahoma), C. Grady (Eureka Scientific), and G. Schneider (Steward Observatory))
천문학자들이 어린 적색왜성 주변의 디스크에서 생성된 행성에는 유기물과 물이 부족할지도 모른다는 증거를 발견했습니다. 적색 왜성은 태양 질량 40% 이하의 작은 별로 우주에 가장 흔한 형태의 별입니다. 과학자들은 적색 왜성 주변의 행성을 여럿 발견했는데, 이 가운데는 액체 상태의 물이 있을 법한 행성도 존재합니다. 따라서 적색 왜성 주변 행성에서 생명체가 존재할 수 있는지에 대해서 과학자들이 관심이 집중되 있습니다. 적색 왜성 주변 환경이 생명체가 살기에는 다소 어려운 환경이라는 주장과 그래도 가능할지 모른다는 주장이 팽팽히 맞서고 있습니다.
오클라호마 대학의 존 위스니우스키(John Wisniewski of the University of Oklahoma)가 이끄는 미국과 유럽의 국제 천문학자팀은 나사의 허블 우주 망원경과 유럽 남방 천문대 (ESO)의 VLT 망원경을 이용해서 지구에서 비교적 가까운 거리인 32광년 떨어진 적색 왜성 AU Microscopii (AU Mic)를 관측했습니다. 이 적색 왜성은 생성된지 2300만년 이내의 젊은 별로 주변에는 아직 가스와 먼지 디스크가 존재해 많은 관측이 이뤄졌습니다.
이번 관측은 2010-2011년 사이 진행된 관측의 후속 관측으로 시간의 흐름에 따른 변화를 관측할 수 있었습니다. 흥미롭게도 디스크에서 루프와 비슷한 물질의 흐름을 볼 수 있었는데, 이는 강력한 항성풍의 영향으로 디스크에서 물과 유기물 같은 휘발성 물질이 빠져나온 형태로 추정됩니다. 디스크 자체의 질량은 지구의 1.7배 정도이며 루프에 있는 물질의 양은 작긴 하지만, 150만년 정도면 휘발성 물질의 대부분을 제거할 수 있는 수준입니다. 속도는 대략 시속 15000만 마일 (시속 24000km) 정도로 6년 정도 시간 동안 13억km 정도 거리를 이동했습니다. 이는 지구에서 토성까지의 거리입니다.
적색왜성은 수명이 매우 긴 대신 밝기가 매우 약하기 때문에 액체 상태의 물이 있는 환경이 되려면 적색 왜성 주변 행성은 모성에서 매우 가까운 거리에서 공전해야 합니다. 하지만 여기서는 강력한 항성풍과 플레어에 노출되어 대기가 유지되기 힘들고 생명체에 치명적인 방사선에 노출될 가능성이 큽니다. 여기에 더해 이번 연구 결과는 이 위치에서 행성된 행성에는 물과 유기물이 적을 가능성이 높다는 증거를 제시하고 있습니다.
하지만 가장 결정적인 증거는 이 행성들을 직접 관측해봐야 확인할 수 있습니다. 이를 위해 앞으로 새로 건설될 차세대 망원경과 제임스 웹 우주 망원경의 역할이 중요할 것입니다.
참고
A. Boccaletti et al. Observations of fast-moving features in the debris disk of AU Mic on a three-year timescale: Confirmation and new discoveries, Astronomy & Astrophysics (2018). DOI: 10.1051/0004-6361/201732462 , https://arxiv.org/abs/1803.05354
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