우주 이야기 1092 - 갈색왜성의 이미지를 직접 관측한 켁/스바루 망원경

(Direct image of HD 33632 Ab captured with scexao/charis. The companion (marked as "b") lies at a separation of about 20 AU from its star (located at the white cross), similar to the separations from the sun to Uranus and Neptune in our solar system. Credit: W. M. Keck Observatory)

하와이 마우나 케아산 위에 설치된 두 대형 망원경이 힘을 합쳐 지구에서 86광년 떨어진 갈색왜성을 직접 관측하는데 성공했습니다. 갈색왜성은 목성 질량의 13배에서 80배 사이의 천체로 별과 가스 행성의 중간에 있는 천체입니다. 우주에 매우 흔하지만 매우 너무 어두워서 직접 관측할 수 있는 경우는 생각보다 많지 않습니다.

이번에 관측한 HD 33632 Ab는 모항성에서 20AU 정도 떨어진 위치에서 공전하는 갈색왜성으로 가이아 데이터를 통해 대략 목성 질량의 46배 정도 된다는 것이 알려져 있습니다. 아무튼 이 정도 거리의 갈색왜성의 직접 이미지 (direct imaging)를 구하는 일은 쉽지 않습니다. 연구팀은 스바루 망원경의 외계 행성 관측 장치인 SCExAO/CHARIS와 켁 망원경의 적외선 카메라인 Near-Infrared Camera (NIRC2)을 이용해서 태양계에서 대략 천왕성 - 해왕성 거리를 공전하는 갈색왜성의 모습을 선명하게 포착했습니다.

이미지에서는 작은 점처럼 보이지만, 과학자들은 이 데이터를 통해서도 스펙트럼을 분석해 대기의 특성을 연구할 수 있습니다. 연구의 리더인 스바루 망원경 팀의 샤인 퀴리 (Thayne Currie, an affiliated researcher at Subaru Telescope)에 의하면 HD 33632 Ab는 갈색왜성급 질량을 지니고 있음에도 역시 직접 이미지가 얻어진 거대 가스 외계 행성인 HR 8799 행성계와 유사한 대기를 지니고 있었습니다. 그 이유에 대해서는 더 연구가 필요하지만, 갈색왜성과 거대 가스 행성간의 유사성을 보여주는 연구 결과로 생각됩니다.

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과학자들은 과거에는 관측하기에 너무 희미하고 어두운 천체인 외계 행성과 갈색왜성을 직접 관측하고 여러 가지 의문을 풀기 위해서 노력하고 있습니다. 최신 관측 기술의 도움 덕분에 과거에는 불가능할 것 같았던 대기 직접 관측도 하나씩 가능해지고 있습니다. 앞으로 차세대 망원경이 활약하는 시점이 오면 더 많은 사실들이 밝혀질 것으로 기대됩니다.

참고

https://phys.org/news/2020-12-image-newly-brown-dwarf-captured.html

Thayne Currie et al. SCExAO/CHARIS Direct Imaging Discovery of a 20 au Separation, Low-mass Ratio Brown Dwarf Companion to an Accelerating Sun-like Star, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/2041-8213/abc631

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