우주 이야기 1073 - 직접 이미지를 얻는 데 성공한 화가자리 베타별 c

 

(These schematic images show the geometry of the Beta Pictoris system: the image on the left shows both the star and the two planets embedded in the dusty disk in the orientation as visible from the vantage point of the Solar System. This view was constructed using the information from actual observations. The middle panel contains an artist impression of the disk / planet system. The image on the right shows the dimensions of the system when viewed from above and previous observations of Beta Pictoris b (orange diamonds and red circles) and the new direct observations of Beta Pictoris c (green circles). The exact orbit of planet c is still somewhat uncertain (fuzzy white area). Credit: Axel Quetz / MPIA Graphics Department)

 화가자리 베타별 (Beta Pictoris)는 지구에서 63광년 떨어진 밝은 별로 오래전부터 눈으로 관측 가능해 별자리의 일부가 된 별입니다. 이 별은 생성된지 얼마 되지 않은 매우 젊은 별로 주변에는 거대한 먼지 디스크와 역시 태어난지 얼마 안된 어린 행성인 화가자리 베타b와 c가 존재합니다. 지구에서 비교적 가까운 거리에 생성된 어린 행성으로 화가자리 베타b의 경우 망원경으로 직접 관측이 가능해서 과학자들의 큰 주목을 받고 있습니다. 

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 화가자리 베타b는 목성 질량의 12배 정도의 거대한 행성으로 대략 9.2AU (1AU = 태양-지구 사이 거리인 1.5억km) 정도 떨어져 있으며 그 안쪽인 6.4AU에는 태양계의 소행성대와 비슷한 디스크 벨트가 존재합니다. 그리고 2.7AU 궤도에 목성 질량의 9배인 화가자리 베타c가 존재합니다. 그런데 화가자리 베타c는 직접 망원경으로 관측된 적은 없으며 시선속도 (radial velocity)를 이용한 방법으로 그 존재가 확인되었습니다. 모항성에 가까이 붙어 있어 별빛과 분리하기가 화가자리 베타b보다 까다롭기 때문입니다. 

 막스 플랑크 천문학 및 외계 물리학 연구소 (Max Planck Institutes for Astronomy and Extraterrestrial Physics)의 과학자들은 유럽 남방 천문대 (ESO)의 거대 망원경인 VLT에 설치된 GRAVITY 장치의 성능을 한계까지 끌어올려 화가자리 베타c의 모습을 실제 망원경에 담는 데 성공했습니다. 이는 시선속도로 확인된 외계 행성을 다시 직접 망원경으로 확인해 검증한 보기 드문 경우입니다. 

 연구팀은 이를 위해 8.4m 구경의 VLT 망원경 네 대를 모두 사용해 관측 이미지를 합성한 후 모항성의 빛을 제거하고 행성과 디스크의 빛 만을 남겼습니다. 이렇게 확인된 화가자리 베타c의 모습은 이론적으로 예측했던 것과 크게 다르지 않았습니다. 

 시선속도나 그외의 간접적인 방법으로 외계 행성의 존재를 확인하고 그 특성을 알아낸다고 해도 직접 보는 것만 못할 수밖에 없습니다. 직접 관측을 하고 스펙트럼을 분석해야 정확한 대기 구성이나 온도에 대해서 자신 있게 말할 수 있기 때문입니다. 생명체 존재 가능성에 대해서 말하기 위해서 반드시 필요한 정보이기도 합니다. 연구팀은 차세대 망원경이 개발되면 더 많은 외계 행성의 이미지를 직접 촬영할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2020-10-astronomers-reveal-image-beta-pictoris.html

M. Nowak et al. Direct confirmation of the radial-velocity planet β Pictoris c, Astronomy & Astrophysics (2020). DOI: 10.1051/0004-6361/202039039

A. M. Lagrange et al. Unveiling the β Pictoris system, coupling high contrast imaging, interferometric, and radial velocity data, Astronomy & Astrophysics (2020). DOI: 10.1051/0004-6361/202038823