(This illustration shows a lower mass star surrounded by its planet-forming disk of gas and dust. The planet formation process would cause gaps, not shown in this illustration, to appear in the disk. The streams near the center show how matter from the disk is still falling onto the star. Credit: NASA/CXC/M. Weiss)
지구와 태양계의 다른 행성들은 46억 년 전 태양 주위에 있던 가스와 먼지의 모임인 원시 행성계 원반 (protoplanetary disc)에서 생성된 것입니다. 물론 과학자들이 46억 년 전 태양계를 직접 본 것은 아니지만, 다른 원시 행성계 원반을 자세히 관측해 행성계가 어떻게 생성되는지에 대한 많은 지식을 얻었습니다. 다만 아직도 밝혀야 할 것들이 많은 게 사실입니다.
제임스 웹 우주 망원경은 강력한 성능으로 원시 행성계 원반을 연구하는 데 큰 도움을 주고 있습니다. 애리조나 대학의 펭 롱 (Feng Long of the U of A Lunar and Planetary Laboratory, in the College of Science)이 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 이용해 지구에서 267광년 떨어진 작은 적색왜성인 WISE J044634.16–262756.1B (J0446B)를 관측했습니다.
태어난지 얼마 안된 어린 별 주변에는 아직 원시 행성계 원반이 존재합니다. 하지만 1000-2000만 년 정도 지나면 별의 항성풍과 에너지가 강해지면서 주변에 있는 가스와 먼지를 밀어내고 행성과 소행성만 남기게 됩니다. 하지만 연구팀은 나이가 3000만년 정도 되는 J0446B 주변에서 원시 행성계 원반의 존재를 확인했습니다. 이 정도 거리에서 원시 행성계 원반을 확인한 것은 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능이 아니라면 어려웠던 일입니다.
연구팀은 이 적색왜성의 질량이 작은 것이 원시 행성계 원반이 더 오래 살아남은 이유 중 하나일 것으로 보고 있습니다. 물론 별이 생성되던 당시 주변의 가스와 먼지의 양도 영향을 미쳤을 것입니다. 연구팀은 이 원시 행성계 원반의 구성 성분을 확인해 소행성과 원시 행성의 충돌로 인한 2차적인 디스크가 아닌 원시 행성계 원반이 맞다는 점을 다시 확인했습니다.
이렇게 작은 별 주변에서 오히려 원시 행성계 원반이 오래 살아남으면 더 큰 행성이 형성될 수 있습니다. 지구에서 40광년 떨어진 행성계로 무려 7개의 행성이 적색왜성 주변을 공전하는 TRAPPIST-1 역시 그런 사례일 수 있습니다. 작은 별에 더 많은 행성이 있다면 생명체가 존재할 가능성도 그만큼 올라갈 것입니다.
제임스 웹 우주 망원경은 강력한 성능으로 인류의 지식을 한 단계 더 확장하고 있습니다. 앞으로도 지속적인 관측을 통해 놀라운 사실을 다수 밝혀낼 것으로 기대합니다.
참고
https://phys.org/news/2025-03-webb-reveals-planet-disks-longer.html#google_vignette
Feng 凤 Long 龙 et al, The First JWST View of a 30-Myr-old Protoplanetary Disk Reveals a Late-stage Carbon-rich Phase, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ad99d2
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