(This image of the dusty debris disk surrounding the young star Fomalhaut is from Webb's Mid-Infrared Instrument (MIRI). It reveals three nested belts extending out to 14 billion miles (23 billion kilometers) from the star. The inner belts – which had never been seen before – were revealed by Webb for the first time. Credit: NASA, ESA, CSA, A. Gáspár (University of Arizona). Image processing: A. Pagan (STScI))
(포말하우트A의 디스크 구조. This image shows the discovery features in the debris disk of Fomalhaut from the James Webb Space Telescope (JWST) as well as overlays of Hubble Space Telescope (HST) data and the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). 출처: 위키피디아)
(This image of the dusty debris disk surrounding the young star Fomalhaut is from Webb's Mid-Infrared Instrument (MIRI). It reveals three nested belts extending out to 14 billion miles (23 billion kilometers) from the star. The inner belts – which had never been seen before – were revealed by Webb for the first time. Labels at left indicate the individual features. At right, a great dust cloud is highlighted and pullouts show it in two infrared wavelengths: 23 and 25.5 microns. Credit: NASA, ESA, CSA, A. Gáspár (University of Arizona). Image processing: A. Pagan (STScI))
제임스 웹 우주 망원경이 남쪽 물고기자리에 있는 별인 포말하우트 Fomalhaut 주변에서 세 번째 디스크를 발견했습니다. 포말하우트는 지구에서 25광년 떨어져 있는 밝은 별로 실제로는 쌍성계입니다. 보통 포말하우트라고 하면 쌍성계 가운데 큰 포말하우트 A를 의미 합니다. 포말하우트 A는 지구에서 거리도 가깝고 태양의 2배에 달하는 질량과 17배에 달하는 밝기를 지녀 지구에서 관측이 매우 쉽습니다.
따라서 과학자들은 오래 전부터 포말하우트 주변에 태양계의 소행성대와 카이퍼 벨트와 비슷한 먼지와 소행성의 디스크가 있다는 사실을 알고 있었습니다. 허블 망원경과 다른 고성능 망원경을 이용한 관측에서 과학자들은 카이퍼 벨트의 거대 버전인 디스크와 가스 행성처럼 보이는 포말하우트 b의 존재를 확인했습니다.
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당연히 포말하우트는 제임스 웹 우주 망원경의 주요 관측 목표 중 하나였습니다. 제임스 웹 우주 망원경의 중적외선 관측 장치 (MIRI)는 포말하우트 A 주변에서 가장 안쪽에 있는 세 번째 디스크의 존재를 찾아냈습니다. 가장 안쪽의 디스크는 1AU 정도 안쪽 거리에 있어 제임스 웹 우주 망원경의 분해능이 아니라면 확인할 수 없는 위치에 있었습니다.
가장 외부에 있는 고리는 최대 지구 - 태양 거리의 150배인 230억km까지 펼쳐져 있으며 크기와 성질 면에서 카이퍼 벨트의 대형 버전으로 생각되고 있습니다. 과거 관측된 외계 행성 후보인 포말하우트 b는 이 고리 안쪽에 있었으나 이후 관측에서는 그 존재를 확인할 수 없었습니다. 이에 대한 해석은 소행성/혜성 충돌로 인한 먼지와 가스가 팽창하면서 그렇게 보였다는 것으로 제임스 웹 우주 망원경으로도 그 존재를 찾을 수 없었기 때문에 포말하우트 b의 존재는 현재로는 부정할 수 있을 것으로 보입니다.
(Compass Image of Model of Fomalhaut b Dust Cloud. Credit: NASA, ESA, and A. Gáspár and G. Rieke (University of Arizona))
다만 이것이 포말하우트 b 주변에 외계 행성이 없다는 의미는 되지 않습니다. 목성 급 이상의 행성은 아니더라도 그보다 더 작은 크기의 행성이 여기 저기 숨어 있을 가능성이 매우 큽니다. 복잡한 소행성대와 디스크를 지니고 있는데, 행성급 천체가 없다는 것이 더 이상하기 때문입니다.
제임스 웹 우주 망원경도 이번에는 발견하는 데 실패했지만, 계속 관측하다보면 언젠가 진짜 포말하우트 b를 관측하게 되는 날이 올 것으로 믿습니다.
참고
https://phys.org/news/2023-05-webb-fomalhaut-asteroid-belt.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Fomalhaut
András Gáspár et al, Spatially resolved imaging of the inner Fomalhaut disk using JWST/MIRI, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-01962-6
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