우주 이야기 1334 - 원시행성계 원반에서 포착된 물

(Artist's concept of PDS 70. Credit: ESA)

지구의 물이 어디서 기원했는지는 과학자들 사이에서 논쟁이 많은 주제입니다. 수많은 가설들을 크게 나누면 혜성 같은 외부적 요인과 화산 활동 같은 지구 내부적 요인에 의한 물 공급으로 나눌 수 있습니다. 물론 둘 다 영향을 줄 수 있긴 한데, 서로 얼마나 기여 했는지를 두고 논쟁이 이어지고 있습니다.

독일 막스플랑크 천문학 연구소의 줄리아 페로티 (Giulia Perotti of the Max Planck Institute for Astronomy (MPIA))가 이끄는 연구팀은 이미 많은 관측이 이뤄진 원시 행성계 원반 시스템인 PDS 70의 제임스 웹 우주 망원경 관측 데이터를 분석했습니다. 앞서 소개한 것처럼 이 어린 별은 적어도 두 개의 거대 가스 행성이 생성 중이며 그중에서 안쪽의 PDS 70b의 경우 라그랑주점에 궤도를 공유하는 다른 행성이 형성되고 있다는 증거가 있습니다.

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연구팀은 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능을 이용해서 이 행성보다 더 안쪽인 1억 6천만 km 궤도에 있는 원시 행성계 원반의 물질을 분석했습니다. 그리고 처음으로 암석 행성이 형성될 수 있는 위치에서 물의 존재를 확인했습니다.

사실 이 위치는 액체나 고체 상태의 물이 살아남기 어려운 위치입니다. 강한 복사 에너지에 의해 증발한 후 우주 공간으로 흩어질 가능성이 높기 때문입니다. 이런 상황에서도 물이 살아남은 이유는 아마도 풍부한 먼지가 빛을 가려주기 때문으로 풀이됩니다. 그리고 먼지 디스크가 점점 뭉치면서 물도 함께 섞여 새로운 행성에 충분히 들어갔을 것입니다.

이번 연구 결과는 지구 같은 암석 행성에서 물이 꼭 먼 곳에서 무작위로 다가오는 혜성에만 의존할 필요가 없다는 점을 시사하고 있습니다. 다만 모든 원시 행성계 원반이 비슷한 조건인지, 아니면 이것 역시 여러 가지 경우가 존재하는지는 앞으로 더 연구가 필요한 부분입니다.

분명한 건 제임스 웹 우주 망원경의 활약을 통해 과학자들이 이전에는 들여다보지 못했던 곳까지 볼 수 있다는 것입니다. 앞으로 계속해서 비슷한 행성계를 들여다본다면 과학자들은 지구의 물이 어떻게 기원했고 생명체 존재 가능성이 있는 행성계는 어떤 특징을 지녔는지에 대해서 더 자세한 정보를 얻을 수 있을 것입니다.

참고

https://newatlas.com/space/first-water-found-earth-like-planet-forming-disc/

https://en.wikipedia.org/wiki/PDS_70

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06317-9

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