우주 이야기 1178 - 생성되는 원시 행성계 원반의 침입자

 (Scientists have captured an intruder object disrupting the protoplanetary disk—birthplace of planets—in Z Canis Majors (Z CMa), a star in the Canis Majoris constellation. This artist’s impression shows the perturber leaving the star system, pulling a long stream of gas from the protoplanetary disk along with it. Observational data from the Subaru Telescope, Karl G. Jansky Very Large Array, and Atacama Large Millimeter/submillimeter Array suggest the intruder object was responsible for the creation of these gaseous streams, and its “visit” may have other as yet unknown impacts on the growth and development of planets in the star system. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF))

(As stars grow up, they often interact with their sibling stars—stars growing up near to them in space—but have rarely been observed interacting with outside, or intruder, objects. Scientists have now made observations of an intruder object disturbing the protoplanetary disk around Z Canis Majoris, a star in the Canis Major constellation, which could have major implications for the development of baby planets. Perturbations, including long streams of gas, were observed in detail by the Subaru Telescope in the H-band, the Karl G. Jansky Very Large Array in the Ka-band, and using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array’s Band 6 receiver. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), NAOJ)

 과학자들이 생성 중인 행성계 주변을 지나간 별의 증거를 발견했습니다. 큰개자리 Z별 (Z Canis Majoris, Z CMa)는 두 개의 아기별이 가까이 붙어 공전하는 썽성계로 주변에는 거대한 원시행성계 원반이 존재하고 있습니다. 매우 밝은 B형 별로 주변으로 강력한 에너지를 내뿜고 있어 지구에서도 상대적으로 관측이 용이합니다. 하지만 원시 행성계 원반 처럼 상대적으로 어두운 가스와 먼지 구조물은 전파 망원경 영역에서 관측이 더 쉽습니다. 

 

 빅토리아 대학의 루오빙 동 (Ruobing Dong, an astronomer at the University of Victoria)이 이끄는 연구팀은 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)의 밴드 6 및 Karl G. Jansky Very Large Array (VLA)의 전파 영역 관측을 통해 Z CMa의 원시행성계 원반이 한쪽으로 길게 늘어난 것을 확인했습니다. 

 이렇게 늘어난 형태는 그림에서처럼 근처를 스쳐 지나간 다른 천체 (아마도 별)외에 다른 설명이 불가능합니다. 두 별의 중력에 강하게 묶여 있는 원시행성계 원반을 끌어당기기 위해서는 상당히 큰 질량을 지녀야 하기 때문입니다. 물론 새로운 별이 태어나는 가스 성운에는 다른 별이 여러 개 존재하기 때문에 충분히 가능한 일이지만, 이번 관측만으로는 이 침입자 (intruder)가 항성급 천체인지 아니면 갈색왜성이나 떠돌이 행성인지 확인하기 어렵습니다. 

 어느 쪽이든 이제 새로운 행성이 태어나는 원시행성계 원반에 다른 천체가 플라이바이를 하면서 지나간다면 아주 큰 영향을 줄 수 있습니다. 우리가 외계 행성계에서 보는 이상한 위치에 있는 거대 행성이나 혹은 떠돌이 행성이 이런 과정을 거쳐 형성되었을 가능성이 있습니다. 물론 태양계 초기에도 이런 일이 일어났을 가능성이 있어 더욱 흥미로운 연구입니다. 앞으로 추가 관측을 통해 지나간 천체의 정확한 정체와 이 침입자가 원시행성계에 미친 영향을 알아낼 수 있을 것으로 기대합니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2022-01-astronomers-intruder-red-handed-rarely-stellar.html

Dong et. al, "A likely flyby of binary protostar Z CMa Caught in Action," Nature Astronomy, 10.1038/s41550-021-01558-y