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우주 이야기 1455 - 알고 보니 쌍성계였던 가까운 갈색왜성



 (This artwork highlights a pair of recently uncovered brown dwarf twins, named Gliese 229Ba and Gliese 229Bb. Gliese 229B, discovered in 1995, was the first-ever confirmed brown dwarf, but until now astronomers thought they were observing a single body not two. New observations from the European Southern Observatory's Very Large Telescope in Chile revealed that the orb is two brown dwarfs tightly orbiting around each other every 12 days (as indicated by the orange and blue orbital lines), with a separation only 16 times larger than the distance between Earth and the moon. The brown dwarf pair orbit a cool M-dwarf star every 250 years. Credit: K. Miller, R. Hurt (Caltech/IPAC))

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1995년 칼텍의 레베카 오펜하이머 Rebecca Oppenheimer가 이끄는 과학자팀은 지구에서 19광년 떨어진 위치에서 갈색왜성 글리제 229B (Gliese 229B)를 발견했습니다. 갈색왜성은 목성 같은 가스 행성과 별 사이에 있는 천체로 망원경에 의해 직접 포착한 것은 이때가 처음이었습니다. 이론적, 간접적으로 연구하던 천체를 직접 관측해 연구할 수 있는 길이 열린 것입니다.

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하지만 발견된지 30년이 가까운 세월이 지나도록 과학자들은 글리제 229B 미스터리를 두고 옥신각신 논쟁을 벌여 왔습니다. 이 갈색왜성의 질량은 목성의 70배 정도인데, 밝기는 그에 현저히 미치지 못했기 때문입니다.

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칼텍의 제리 추안 (Jerry W. Xuan) 교수와 대학원생인 드미트리 마웻 (Dimitri Mawet)이 이끄는 국제 과학자팀은 유럽 남방 천문대 (ESO)의 VLT의 네 거대 망원경을 이용한 간섭계인 GRAVITY와 CRIRES+ (CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph)를 이용해 그 미스터리를 풀었습니다.

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관측 결과 글리제 229B는 하나가 아니라 두 개의 갈색왜성이 매우 가까이 붙어 있는 쌍성계였습니다. 목성 질량의 34배와 38배 정도되는 갈색왜성이 지구 달 거리의 16 배 정도 밖에 안되는 거리에서 12일 주기로 서로 공전하고 있었던 것입니다. 연구팀은 두 천체의 움직임에 따른 도플러 효과와 높은 분해능을 지닌 GRAVITY 간섭계를 이용해 이 사실을 확인했습니다.

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(Brown Dwarf Duo Orbits Cool Star)

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이런 쌍성계 갈색왜성이 어떻게 생겼는지는 확실치 않지만, 별이 생성될 때 주변 가스 디스크에서 같이 생성되었을 가능성이 있습니다. 글리제 229B 쌍성계는 적색왜성인 글리제 229A 주변을 공전하고 있습니다. 따라서 우리가 아직 잘 모를 뿐이지 어쩌면 이런 갈색왜성 혹은 가스 행성 쌍성계가 우주에 흔할지도 모릅니다. 앞으로 관측을 통해 이를 하나씩 밝혀나갈 수 있을 것으로 기대합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-10-twins-mystery-famed-brown-dwarf.html

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Jerry Xuan, The cool brown dwarf Gliese 229 B is a close binary, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08064-x. www.nature.com/articles/s41586-024-08064-x

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Samuel Whitebook et al, Discovery of the Binarity of Gliese 229B, and Constraints on the System's Properties, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad7714 , dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ad7714

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