(Artist's composition of the two brown dwarfs, in the foreground Oph 98B in purple, in the background Oph 98A in red. Oph 98A is the more massive and therefore more luminous and hotter of the two. The two objects are surrounded by the molecular cloud in which they were formed. Credit: University of Bern/Thibaut Roger)
과학자들이 마치 별과 비슷한 방식으로 생성되지만, 갈색왜성에서 거대 가스 행성 수준의 질량을 지닌 특이한 천체를 발견했습니다. 스위스 베른 대학의 연구팀이 이끄는 국제 과학자팀은 지구에서 450광년 떨어진 막 생성된 쌍성계인 CFHTWIR-Oph 98 (약자 Oph 98)을 관측했습니다. 뱀주인자리 성협 (stellar association Ophiuchus)에 속한 이 쌍성계는 허블 우주 망원경 관측 결과 예상했던 것보다 상당히 질량이 낮아 과학자들을 놀라게 만들었습니다.
Oph 98 A는 목성 질량의 15배 정도로 갈색왜성 질량 하한선보다 약간 높은 정도였으며 Oph 98 B의 경우 목성 질량의 8배 정도였습니다. 갈색왜성의 질량 하한선은 목성 질량의 13배 정도이기 때문에 후자의 경우 사실상 행성 질량인 것입니다. 이 두 천체는 지구 - 태양 거리의 200배 (200AU) 정도 거리에서 서로 공전하고 있었는데, 생각보다 먼 공전 거리로 사실 각자의 위치에서 상대방을 매우 희미하게 볼 수 밖에 없습니다. 이 쌍성계는 생성된 지 300만년 이내의 매우 젋은 쌍성계입니다.
사실 이 쌍성계는 아직도 가스 속에 가려 있기 때문에 적외선 영역이 아니면 관측이 불가능합니다. 아직은 비교적 뜨거운 편이지만, 그래도 별에 비하면 매우 작고 차가운 천체라서 적외선 영역에서 가장 밝게 보일 뿐 아니라 가스를 뚫고 관측하는데 적외선이 더 유리하기 때문입니다. 특히 대기 중에 흡수되는 파장까지 생각하면 허블 우주 망원경이야 말로 이 독특한 쌍성계를 관측하는 데 가장 유리합니다.
연구팀은 두 천체가 모두 물 분자를 가지고 있다는 사실을 확인했습니다. 두 천체 모두 표면 온도가 별보다 훨씬 낮아서 물 분자가 산소와 수소로 분리되지 않고 존재할 수 있는 것입니다. 물론 어쩌면 이 두 전체 주변의 위성이나 행성 역시 물이 풍부한 상태일지도 모릅니다.
이번 관측은 모항성 없이 우주를 떠도는 떠돌이 행성 (rogue planet) 가운데 거대 가스 행성은 항성이나 갈색왜성과 비슷한 방식으로 생길 수 있음을 시사합니다. 이런 떠돌이 행성이 많아도 사실 현재 관측 기술로 알아낼 수 있는 것은 극소수에 불과합니다. 과연 우리 우주에 얼마나 많은 떠돌이 행성이 있고 이들의 특징은 무엇인지 궁금해지는 소식입니다.
참고
https://phys.org/news/2020-12-pair-lonely-planet-like-born-stars.html
Clémence Fontanive et al. A wide planetary-mass companion to a young low-mass brown dwarf in Ophiuchus, arxiv.org/abs/2011.08871 accepted for publication in The Astrophysical Journal Letters, DOI: 10.3847/2041-8213/abcaf8
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