우주 이야기 1077 - 자라나는 아기별 주변에서 자라는 아기 행성

 (The dense L1709 region of the Ophiuchus Molecular Cloud, mapped by the Herschel Space Telescope, which surrounds and feeds material to the much smaller IRS 63 proto-star and planet-forming disk (location marked by the black cross). Credit: MPE/D. Segura-Cox, Herschel data from ESA/Herschel/SPIRE/PACS/D. Arzoumanian)

(The rings and gaps in the IRS 63 dust disk compared to a sketch of orbits in our own Solar System at the same scale and orientation of the IRS 63 disk. The locations of the rings are similar to the locations of objects in our Solar System, with the inner ring about the size of the Neptune orbit and the outer ring a little larger than the Pluto orbit. Credit: MPE/D. Segura-Cox)

 과학자들이 자라나고 있는 아기별 주변에서 새롭게 생성되는 행성의 증거를 발견했습니다. 막스 플랑크 외계 물리학 연구소의 도미니크 세구라-콕스(Dominique Segura-Cox at the Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE))가 이끄는 연구팀은 세계에서 가장 강력한 전파 망원경 중 하나인 ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 지구에서 470광년 떨어진 아기별인 IRS 63를 관측하고 흥미로운 사실을 발견했습니다. 

 성간 분자 구름은 L1709에서 생성된 IRS 63은 나이가 50만년도 채 되지 않은 신생아로 아직도 주변에서 가스를 모으며 몸집을 불려나가고 있습니다. 과학자들은 이 상태의 별 주변에서는 행성이 생성되기 힘들다고 생각하고 있습니다. 주변에 있던 가스와 먼지들이 계속해서 별 주변으로 흡수되기 때문입니다.

 하지만 연구팀은 의외로 이 아기 별 주변에서 선명한 디스크와 디스크 사이 먼지가 적은 공간을 발견했습니다. 이는 원시 행성계 원반에서 행성이 생성되고 있다는 것을 시사하는 증거입니다. 참고로 안쪽 고리는 태양계로 치면 해왕성 궤도 정도이며 먼 위치에 있는 고리는 명왕성 궤도 밖에 해당합니다. 이 고리 안쪽의 빈 공간 (Gap)은 먼지와 가스를 흡수하는 천체가 있다면 설명될 수 있습니다. 

 

 연구팀에 따르면 별에 매우 가까운 위치에서 생성된 원시 행성은 결국 별에 흡수될 가능성이 큽니다. 하지만 충분한 거리를 두고 있다면 생존할 가능성도 존재합니다. ALMA 관측 결과는 IRS 63 주변 20AU (대락 태양계에서 천왕성 거리)에 목성 질량의 0.5배 정도 되는 먼지와 그 100배에 달하는 가스가 있음을 보여주는데, 이 가운데 목성 질량의 0.03배 정도의 단단한 암석 코어만 있다면 목성급의 거대 가스 행성으로 자라날 수 있습니다. 

 과학자들은 별이 생성된 후 주변의 남은 가스와 먼지가 모여 원시 행성계 원반을 이룬다고 생각했습니다. 즉 어머니인 별이 먼저 생성된 후 자식들이 태어난다는 것입니다. 하지만 이번 관측 결과는 그렇지 않을 수도 있다는 것을 보여줬습니다. 이런 동시 생성이 일반적인 경우인지는 더 검증이 필요하지만, 별과 행성의 탄생은 생각보다 더 복잡하고 다양한 방식으로 일어날 수 있음을 시사하는 결과로 주목됩니다. 

 참고 

Dominique M. Segura-Cox et al. Four annular structures in a protostellar disk less than 500,000 years old, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2779-6

https://phys.org/news/2020-10-astronomers-evidence-planets-infant-stars.html