(Images of 73 protoplanetary discs in the Lupus star forming region (two of the images contain binary stars). Only a fraction of the discs extend beyond the orbit of Neptune, when compared to our own Solar System. Most of the observed discs are small and show no structures like gaps and rings. Credit: Guerra-Alvarado et al.)
지구 같은 행성들은 46억 년 전 태양 주변에 있었던 가스와 먼지의 고리인 원시행성계 원반 (protoplanetary disk)에서 생성되었습니다. 물론 과학자들이 과거로 돌아가서 확인한 건 아니고 주변에 있는 원시 아기별 주변에서 원시행성계 원반과 행성 형성과정을 직접 관측했기 때문에 알아낸 사실입니다.
그런데 지금까지 보고된 원시행성계 원반은 대부분 태양계보다 큰 경우가 많았습니다. 따라서 우리 태양계는 상대적으로 작은 행성계처럼 보이기도 하지만, 그렇다면 별에서 가까운 거리에서 관측된 큰 행성의 경우는 어떻게 된 것인가라는 의문이 생길 수밖에 없습니다. 또 관측 기술의 한계로 상대적으로 크기가 큰 원시행성계 원반만 관측된 것일 수도 있습니다.
(Artist’s rendering of planet-forming disc. Credit: ESO/L. Calçada)
네덜란드 레이덴 천문대의 니엔케 반 데르 마렐 교수 연구팀 (Ph.D. candidate Osmar M. Guerra-Alvarado, postdoc Mariana B. Sanchez and assistant professor Nienke van der Marel of the Leiden Observatory)은 칠레에 있는 ALMA 전파 망원경을 이용해서 이리 자리 (constellation Lupus, 남반구의 별자리) 방향으로 400 광년 떨어진 루푸스 (Lupus)에서 73개의 원시행성계 원반을 관측했습니다.
비교적 가까운 거리와 최신 관측 기술을 통해 과학자들은 태양 질량의 10-50% 수준인 작은 별인 적색왜성 주변의 원시행성계 원반을 자세히 관측했습니다. 그 결과 적색왜성 주변의 원시행성계 원반은 대부분 작은 경우가 많았습니다. 가장 작은 경우는 지구 궤도보다 더 안쪽인 0.6 AU인 경우도 있었습니다.
이렇게 작은 원시행성계 원반은 적색왜성 주변에서 슈퍼지구가 자주 관측되는 이유를 설명해줍니다. 별에서 가까운 위치에 많은 물질이 모여 행성을 형성하면 가스는 별로 없고 암석만 많은 슈퍼 지구가 형성되는 것입니다. 태양 정도 되는 별 주변에서는 슈퍼 지구를 잘 볼 수 없는 것도 어느 정도 설명이 되는 관측 결과입니다.
원시행성계 원반에 대한 연구는 결국 행성에 대한 연구와 밀접하게 연관이 있습니다. 따라서 지구 같은 행성에서 어떻게 생명체가 태어날 수 있었는지에 대한 단서도 알아낼 수 있을 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2025-03-protoplanetary-disks-smaller-previously-thought.html
O.M. Guerra-Alvarado et al, A high-resolution survey of protoplanetary discs in Lupus and the nature of compact discs, Astronomy & Astrophysics (2025). Preprint (pdf): www.astronomie.nl/upload/files … arado-et-al-2025.pdf
Osmar M. Guerra-Alvarado et al, A high-resolution survey of protoplanetary disks in Lupus and the nature of compact disks, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2503.19504 , arxiv.org/abs/2503.19504
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