(Wide-field far-infrared image of the Taurus Molecular Cloud obtained by the Herschel Space Observatory and stellar eggs observed with ALMA (insets). Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tokuda et al., ESA/Herschel)
별은 가스 성운에서 가스가 뭉쳐저 형성됩니다. 별 자체가 수소를 주성분으로 한 가스가 모인 천체이기 때문에 당연한 이야기 같지만, 사실 그 디테일한 형성 과정은 아직도 많은 부분이 베일에 가려 있습니다. 기본적으로 성간 가스는 밀도가 매우 희박해 중력에 의해 뭉치는 일이 생각보다 쉽지 않은데다 별이 대량으로 생성될 수 있는 농도가 높은 가스는 가스와 먼지를 뚫고 내부를 관측하기가 쉽지 않기 때문입니다.
오사카 부립대학의 천문학자인 카즈키 토쿠다 (Kazuki Tokuda, an astronomer at Osaka Prefecture University and the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ))가 이끄는 연구팀은 세계 최대의 전파 망원경인 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)를 이용해 지구에서 430광년 떨어진 황소 자리 분자구름 (Taurus Molecular Cloud)을 관측했습니다.
황소 자리 분자구름은 지구에서 가장 가까운 거리에 있는 별이 생성되는 가스 성운으로 갖 태어난 아기 별과 별로 진화 중인 가스 덩어리가 생성되고 있어 이미 많은 연구가 이뤄진 장소이기도 합니다. 하지만 역시 두꺼운 가스 때문에 아직도 내부 구조에 대해서 모르는 부분이 많은 장소이기도 합니다.
연구팀은 이 분자 구름 내부를 들여다보는 데 가장 유리한 파장을 지닌 7m 안테나 어레이를 이용해 내부를 관측했습니다. 그 결과 아직 별려 진화하지 않은 32개의 코어 (starless core)와 9개의 아기 별을 확인했습니다. 아직 부화하지 않은 별의 알 (stellar egg)라고 부를 수 있는 이 가스 덩어리들은 중력을 통해 주변의 가스를 모으는 중으로 이 가운데 12개 정도는 내부 구조를 형성해 아기별로 점점 가까이 진행하는 상태였습니다.
연구팀은 별의 알이 아기 별로 부화하는데 필요한 임계 밀도가 대략 입방 센티미터 당 100만개의 수소 원자라는 사실도 확인했습니다. 사실 지구 대기를 감안해도 희박한 수준이지만, 분자 구름 내부에서 가스 밀도가 평균보다 높은 지역이 있다면 중력을 통해 점점 많은 가스를 끌어들일 수 있는 씨앗 역할을 해 결국 별로 진화하게 되는 것으로 보입니다.
앞으로 후속 연구를 통해 초기 별의 알이 어떻게 생성되고 결국 별로 진화하는 데 실패한 알의 운명은 어떻게 되는지 알아낼 필요가 있습니다. 아마도 후자는 갈색왜성이나 떠돌이 행성이 될 것으로 보이는데, 이를 검증하는 것도 흥미로운 연구가 될 것입니다.
참고
Kazuki Tokuda et al. FRagmentation and Evolution of Dense Cores Judged by ALMA (FREJA). I. Overview: Inner ∼1000 au Structures of Prestellar/Protostellar Cores in Taurus, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-4357/ab9ca7
A low-velocity bipolar outflow from a deeply embedded object in Taurus revealed by the Atacama Compact Array. arxiv.org/abs/2006.06378
https://phys.org/news/2020-08-stellar-egg-almatracing-evolution-embryo.html
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