([left] A Hubble Space Telescope false-color view of a 100-billion-mile-wide disk of dust around the summer star Vega. Hubble detects reflected light from dust that is the size of smoke particles largely in a halo on the periphery of the disk. The disk is very smooth, with no evidence of embedded large planets. The black spot at the center blocks out the bright glow of the hot young star. [right] The James Webb Space Telescope resolves the glow of warm dust in a disk halo, at 23 billion miles out. The outer disk (analogous to the solar system’s Kuiper Belt) extends from 7 billion miles to 15 billion miles. The inner disk extends from the inner edge of the outer disk down to close proximity to the star. There is a notable dip in surface brightness of the inner disk from approximately 3.7 to 7.2 billion miles. The black spot at the center is due to lack of data from saturation. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, S. Wolff (University of Arizona), K. Su (University of Arizona), A. Gáspár (University of Arizona))
베가 (Vega)는 밤하늘에서 다섯 번째로 밝게 보이는 별로 거문고자리 알파별로도 알려져 있습니다. 태양에서 25광년 밖에 떨어지지 않은 가까운 밝은 별로 질량은 태양의 2배가 조금 넘고 적도 지름은 2.7배 정도 됩니다. 다만 핵융합 반응은 훨씬 활발하게 일어나 밝기는 태양의 47배에 달합니다.
지구와 가까운 덕분에 과학자들은 베가에 대해 많은 관측을 진행해 왔습니다. 하지만 행성이 존재하다는 결정적인 증거는 확보하지 못했습니다. 해왕성보다 좀 더 큰 행성에 대한 주장이 있긴 했지만, 베가 자체가 거대한 먼지 디스크에 의해 가려 있어 관측이 쉽지 않기 때문입니다.
외계인과의 접촉을 다룬 1997년 영화 콘택트에서도 주인공인 엘리는 웜홀로 여행하면서 베가 주변에서 행성을 발견하진 못한 것으로 묘사됩니다. (대신 자신의 기억을 토대로 만든 해변가의 아버지의 모습을 한 외계인과 대화를 나눔) 그리고 이 묘사가 사실 맞다는 연구 결과가 나왔습니다.
애리조나 대학의 케이트 수 (Kate Su of the University of Arizona)가 이끄는 연구팀은 허블 우주 망원경과 제임스 웹 우주 망원경을 이용해 베가 주변의 디스크를 관측했습니다.
베가는 거대한 두 개의 디스크를 지니고 있는데, 하나는 대략 중심에서 60억km 까지 위치한 안쪽 디스크이고 다른 하나는 110억 - 240억 km 사에 있는 외부 디스크입니다. 이번 관측에서 과학자들은 베가의 디스크가 매우 균일할 뿐 아니라 디스크 사이 갭 역시 매우 평탄한 구조로 행성의 존재를 시사하는 소견이 전혀 없다는 점을 확인했습니다.
연구팀에 따르면 베가의 디스크는 항성풍에 따라 가벼운 물체가 더 먼 궤도로 이동하면서 생긴 층은 있지만, 행성급 천체에 의해 먼지가 전혀 없는 간극 구조를 확인할 수 없었습니다. 베가의 나이가 4억 5천만 년 이상이라는 점을 생각하면 행성이 생성될 시간은 충분하기 때문에 이는 기이한 일 가운데 하나입니다.
베가와 비슷한 크기와 나이를 지닌 포말하우트의 경우에는 행성과 디스크 모두 존재하는데, 베가는 왜 이렇게 다른 결과가 나왔는지는 잘 모릅니다. 물론 그 이유는 과학자들이 흥미를 느끼는 주제입니다. 둘을 비교하는 과정에서 행성이 생성되는 조건에 대한 비밀 역시 밝혀질 수 있기 때문입니다.
다만 해왕성 크기 행성은 없더라도 그보다 작은 행성이 존재할 가능성은 여전히 남아 있는 만큼 앞으로 추가 관측을 통해 뒤집힐 수 있는 여지는 충분하다고 생각합니다.
참고
https://phys.org/news/2024-11-hubble-webb-probe-smooth-disk.html
S. G. Wolff et al. Deep Search for a scattered light dust halo around Vega with the Hubble Space Telescope. arXiv (2024). arxiv.org/pdf/2410.24042
K. Y. L. Su et al. Imaging of the Vega Debris System using JWST/MIRI, arXiv (2024). arxiv.org/pdf/2410.23636
#우주#베가#행성#디스크
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