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우주 이야기 1483 - PDS 70 행성계를 직접 관측한 제임스 웹 우주 망원경


 

(A multi-wavelength view of the PDS 70 system reveals the dynamic interplay between its forming planets (PDS 70 b & c) and their surroundings. Credit: University of Victoria)

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(Power-law geometrical model fit to the F480M kernel phase and log kernel amplitude data of PDS 70 (images) using uniform priors on the positions of PDS 70 b and c, shown with a linear stretch in arbitrary units. With respect to the central source (yellow star), PDS 70 b is to the southeast, while PDS 70 c is directly west. The white and gray dashed contours, plotted on top of the arbitrarily colored posterior density, denote the 1σ, 2σ, and 3σ contours of the marginalized posterior of the positions of PDS 70 b and c from the Bayesian average of the posteriors of the three models. The two gray dashed circles are centered on the predicted locations of the planets at the time of the observations (J. J. Wang et al. 2021b) from whereistheplanet (J. J. Wang et al. 2021a). We mask the central region to denote the inner working angle of ~0.5λ/B = 94 mas, the diffraction limit of the data. Credit: The Astronomical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-3881/ad9b94)

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제임스 웹 우주 망원경이 현재 형성중에 있는 행성을 가장 높은 분해능으로 관측해 행성 형성 및 위성 형성에 대한 정보를 밝혀냈습니다. PDS 70은 지구에서 370 광년 정도 떨어진 어린 별로 나이가 500만년 이내로 생각됩니다. 인간의 입장에서 보면 영겁의 세월이지만, 별의 입장에서 보면 갓난아기나 마찬가지입니다. 태양의 46억년과 비교하면 더욱 그렇습니다.

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비교적 가까운 거리에 있는 관측이 쉬운 아기별이기 때문에 PDS 70은 이전부터 집중적인 관측이 이뤄졌습니다. 특히 이 별 주변에는 두 개의 갓 태어난 행성이 있으며 그 사이에는 고리가 있어 과학자들의 큰 관심을 받았습니다. 두 행성은 먼지와 가스 디스크에서 현재도 물질을 끌어들이며 성장하는 중으로 과학자들에게 목성이나 토성 같은 가스 행성이 어떤 방식으로 형성되었는지에 대해 매우 중요한 정보를 제공하고 있습니다.

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이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/223162143390

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https://blog.naver.com/jjy0501/223697323363

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캐나다 빅토리아 대학의 도리 블레컬리 (University of Victoria Ph.D. candidate Dori Blakely)가 이끄는 국제 천문학자 팀은 제임스 웹 우주 망원경의 NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph)의 AMI (Aperture Masking Interferometry)를 이용해 PDS 70에 있는 두 행성 PDS 70 b와 c를 직접 관측하고 많은 정보를 확인했습니다.

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사실 아무리 제임스 웹 우주 망원경이라도 하더라도 370광년 밖의 행성을 직접 포착하기는 어렵습니다. 따라서 과학자들은 간섭 현상을 이용합니다. 전체 면적의 15% 정도의 작은 부분의 빛을 가리면 빛이 간섭을 통해 더 미세한 부분까지 확인할 수 있습니다. 덕분에 연구팀은 PDS 70b와 c가 현재도 고리에서 물질을 흡수하면서 커지는 중이며 사실 서로 경쟁하는 관계라는 사실을 확인할 수 있었습니다. 물질 빼앗기 경쟁은 사실 모성과도 함께 일어나 다양한 결과를 낳게 됩니다.

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더 흥미로운 부분은 이번 관측에서 두 행성 주변에 디스크의 존재가 의심되는 소견이 나왔다는 것입니다. 미니 태양계라 불리는 목성처럼 이 두 행성도 가스와 먼지를 주변에 모으고 있다가 여기서 여러 개의 위성이 태어나는 것으로 보입니다. 다만 외계 위성까지 확인하기 위해서는 제임스 웹 우주 망원경보다 더 강력한 망원경이 필요합니다. 차세대 망원경에서 이 꿈이 이뤄질 것으로 기대합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2025-02-witnessing-birth-planets-webb-telescope.html

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Dori Blakely et al, The James Webb Interferometer: Space-based Interferometric Detections of PDS 70 b and c at 4.8 μm, The Astronomical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-3881/ad9b94

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