(An image of the radio wave emission strength from the disk around DG Taurus, observed with ALMA. Rings have not yet formed in the disk, suggesting that it is just before planet formation. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi et al.)
((Top) Radio wave strength maps of the DG Tau disk at wavelengths of 0.87 mm, 1.3 mm, and 3.1 mm observed with ALMA and polarization strength maps of radio waves scattered by dust at wavelengths of 0.87 mm and 3.1 mm. (Bottom) The simulation which provides the best agreement with the above observations. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi et al)
지구와 다른 태양계 행성들은 모두 46억 년 전 원시 태양 주변의 원시 행성계 원반에서 태어났습니다. 과학자들이 그때로 되돌아 갈 순 없지만, 행성이 생성 중인 원시 행성계 원반을 다수 관측해 이런 사실을 확인할 수 있습니다.
원시 행성계 원반에서 작은 입자들이 뭉쳐 미행성으로 자라난 후 합체를 시작하면 그 궤도에 있는 물질을 흡수하기 때문에 원반에 고리 모양으로 물질이 희박한 간극이 생깁니다. 그리고 행성이 성장하면 망원경으로 그 모습을 관측할 수 있는 경우도 있습니다.
하지만 이 과정을 구체으로 규명하기 위해서는 행성이 생성되기 전 완전 초기 상태의 원시 행성계 원반을 관측해 조사할 필요가 있습니다.
사토시 오하시(Satoshi Ohashi)가 이끄는 국제 과학자팀은 가장 강력한 전파 망원경 중 하나인 ALMA를 이용해 매우 어린 아기별인 DG Taurus (DG Tau)를 관측했습니다.
DG Tau는 완전 신생아 별이기 때문에 그 주변 디스크에서 아직 행성이 생성되기 전이라고 추정할 수 있습니다 그리고 ALMA의 트리플 밴드 관측 (0.87 mm, 1.3 mm, 3.1 mm)에서도 원시 행성계 원반에 있는 간극이나 행성의 증거를 찾을 수 없었습니다.
이번 관측에서 예상을 벗어난 부분은 원시 행성계 원반의 먼지 입자가 안쪽이 아니라 밖같쪽으로 갈수록 더 커진다는 것입니다. 현재 행성 생성 모델에서는 안쪽부터 행성 생성이 시작된다고 보기 때문에 상충되는 결과입니다.
물론 그렇다고는 해도 40AU에 달하는 디스크 안쪽 역시 주변 우주보다 먼지와 가스의 밀도가 10배 높으며 점차 행성 생성을 위한 준비를 하고 있는 것으로 관찰됐습니다. 아마 지구와 다른 내행성도 46억 년 전 비슷하게 행성을 형성했을 것입니다.
과학자들은 ALMA의 강력한 분해능으로 태초의 행성을 연구할 수 있었습니다. 다만 더 자세한 사실을 알아내기 위해서는 역시 더 높은 분해능을 지닌 차세대 망원경이 필요할 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2023-10-astronomers-planet-formation.html
Satoshi Ohashi et al, Dust Enrichment and Grain Growth in a Smooth Disk around the DG Tau Protostar Revealed by ALMA Triple Bands Frequency Observations, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/ace9b9
댓글
댓글 쓰기