우주 이야기 1230 - 제임스 웹 우주 망원경이 포착한 어두운 갈색왜성

(Image cutouts of GLASS-JWST-BD1. Credit: Nonino et al., 2022.)

이제 막 활약을 시작한 제임스 웹 우주 망원경을 이용해서 과학자들이 매우 어둡고 차가운 갈색왜성을 발견했습니다. 갈색왜성은 목성 질량의 13배에서 80배 사이의 천체로 안정적인 수소 핵융합 반응은 어렵지만, 수소보다 다 낮은 온도에서 핵융합 반응을 일으키는 중수소 등을 이용해 미약한 에너지를 내놓기 때문에 행성과 별 사이의 천체라고 할 수 있습니다.

갈색왜성은 우주에 매우 흔한 천체로 생각됩니다. 하지만 너무 어둡기 때문에 정작 발견된 갈색왜성의 숫자는 외계 행성보다도 많지 않습니다. 제임스 웹 우주 망원경은 낮은 온도의 어두운 천체를 관측하는데 유리한 적외선 파장대에서 관측하기 때문에 갈색왜성 연구에도 적합한 망원경입니다.

이탈리아 트리에스테 천문학 관측소의 마리오 노니노 (Mario Nonino of the Astronomical Observatory of Trieste in Italy)가 이끄는 국제 천문학자 팀은 제임스 웹 우주 망원경이 초기 관측한 Abell 2744 은하단 이미지를 분석해 숨어 있던 갈색왜성을 찾아냈습니다.

GLASS-JWST-BD1는 목성 질량의 31배 정도 되는 갈색왜성으로 표면 온도가 500-1500K인 분광형 T 왜성 (T dwarf)에 속합니다. 거리는 지구에서 1850-2350광년입니다. 정확한 표면 온도는 600K 정도로 크기를 감안해도 매우 차가운 갈색왜성입니다. 나이는 50억 년 정도로 추정됩니다.

연구팀은 제임스 웹 우주 망원경의 근적외선 카메라 (NIRCam)와 Near-Infrared Spectrograph (NIRSPEC), Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS)를 분석해 이렇게 어두운 천체를 찾아내는 데 성공했습니다.앞으로 비슷한 발견이 이어질 것으로 기대되는 이유입니다. 참고로 주요 관측 파장은 4 µm와 panchromatic 0.9–4.5 µm입니다.

사람들의 관심을 받는 천체는 아니지만 갈색왜성 역시 우리 은하의 중요한 가족입니다. 거대한 주경과 긴 파장을 관측하는 능력을 지닌 제임스 웹 우주 망원경의 활약을 기대합니다.

참고

https://phys.org/news/2022-08-faint-distant-cold-brown-dwarf.html

M. Nonino et al, Early results from GLASS-JWST. XIII. A faint, distant, and cold brown dwarf. arXiv:2207.14802v1 [astro-ph.SR], arxiv.org/abs/2207.14802

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