스페이스 클럽 전설의 별은 큰 행성이 형성되었다는 증거가 부족하다

[발사대]

허블 우주 망원경이 베가(Vega) 별 주위를 둘러싼 1,000억 마일 너비의 먼지 원반을 가색으로 본 모습(왼쪽). 제임스 웹 우주망원경(오른쪽)이 디스크 헤일로에서 따뜻한 먼지의 빛을 해결하고 있다. 이미지: NASA, ESA, CSA, STScI, S. Wolff(애리조나 대학교), K. Su(애리조나 대학교), A. Gáspár(애리조나 대학교).

칼 세이건의 1985년 소설을 각색한 1997년 영화 '컨택트'에서 주인공 과학자 엘리 애로웨이(배우 조디 포스터 분)는 우주 외계인이 만든 웜홀을 타고 스타 베가로 갑니다. 그녀는 별을 둘러싸고 있는 파편의 눈폭풍 속으로 모습을 드러냈지만 뚜렷한 행성은 보이지 않았습니다.

영화 제작자가 제대로 한 것 같습니다.

애리조나 대학교 투손 캠퍼스의 천문학자 팀은 NASA의 허블 망원경과 제임스 웹 우주 망원경을 사용하여 베가를 둘러싸고 있는 거의 1,000억 마일 직경의 파편 원반을 전례 없이 깊이 있게 관찰했습니다. "허블 망원경과 웹 망원경 사이에서 베가의 매우 선명한 모습을 볼 수 있습니다. 그것은 우리가 보았던 다른 항성 주위 원반들과는 다르기 때문에 신비한 시스템이다"라고 연구팀의 일원인 애리조나 대학의 안드라스 가스파르(Andras Gáspár)가 말했다. "Vega 디스크는 매끄럽고 말도 안 되게 매끄럽습니다."

연구팀에게 가장 큰 놀라움은 하나 이상의 큰 행성들이 눈 트랙터처럼 앞면이 있는 원반을 뚫고 지나간다는 명백한 증거가 없다는 것이다. "그것은 우리가 외계행성 시스템들 사이의 범위와 다양성을 다시 생각하게 만들고 있다"고 웹 발견을 발표한 논문의 주저자인 애리조나 대학의 케이트 수(Kate Su)는 말했다.

웹은 모래 크기의 입자 원반에서 나오는 적외선 빛을 보고 있는데, 이 원반은 우리 태양보다 40배 더 밝은 청백색 별 주위를 소용돌이치고 있다. 허블은 이 원반의 바깥쪽 후광을 포착하는데, 입자는 별빛을 반사하는 연기의 농도보다 크지 않다.

베가(Vega) 파편 원반의 먼지 분포는 별빛의 압력이 큰 입자보다 작은 입자를 더 빨리 밀어내기 때문에 층상으로 이루어져 있습니다. 허블 발견을 발표한 논문의 주저자인 애리조나 대학 팀의 Schuyler Wolff는 "물리학의 다른 유형은 다른 위치에 다른 크기의 입자를 찾아낼 것"이라고 말했다. "먼지 입자 크기가 분류되는 것을 보고 있다는 사실은 항성 주위 원반의 기본 역학을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다."

베가 원반은 별로부터 약 60AU(천문 단위)(태양에서 해왕성 거리의 두 배)라는 미묘한 간격을 가지고 있지만, 그 외에는 별의 눈부심에 사라질 때까지 매우 매끄럽습니다. 이것은 적어도 해왕성 질량까지는 우리 태양계에서처럼 큰 궤도를 돌고 있는 행성이 없다는 것을 보여준다고 연구자들은 말한다.

제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)은 230억 마일 떨어진 원반 헤일로에서 따뜻한 먼지의 빛을 분해합니다. 태양계의 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)와 유사한 외부 원반은 70억 마일에서 150억 마일까지 뻗어 있다. 내부 원반은 외부 원반의 내부 가장자리에서 별에 가깝게 확장됩니다. 내부 디스크의 표면 밝기가 약 37억 마일에서 72억 마일로 눈에 띄게 떨어졌습니다. 중앙의 검은 점은 채도에 대한 데이터가 부족하기 때문입니다. 이미지: NASA, ESA, CSA, STScI, K. Su(애리조나 대학교), A. Gáspár(애리조나 대학교).

"우리는 항성 원반들 사이에 얼마나 많은 다양성이 있는지, 그리고 그 다양성이 근본적인 행성계와 어떻게 연결되어 있는지 자세히 보고 있습니다. 우리는 행성 시스템에 대해 많은 것을 알아내고 있습니다 – 심지어 숨겨진 행성이 무엇인지 볼 수 없을 때조차도"라고 Su는 덧붙였습니다. "행성 형성 과정에는 아직 알려지지 않은 것이 많으며, 베가에 대한 이러한 새로운 관측은 행성 형성 모델을 제한하는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다."

디스크 다양성

새로 형성되는 별들은 먼지와 가스로 이루어진 원반으로부터 물질을 축적하는데, 이것은 그것들이 형성되고 있는 구름의 납작한 잔해이다. 1990년대 중반에, 허블은 새로 형성되는 많은 별들 주위에서 원반을 발견했다. 원반은 행성의 형성, 이동, 때로는 파괴의 장소일 가능성이 높습니다. 베가(Vega)와 같이 완전히 성숙한 별들은 궤도를 도는 소행성들과 증발하는 혜성의 파편들 사이의 지속적인 "범퍼카" 충돌로 인해 풍부해진 먼지 투성이의 원반을 가지고 있다. 이것들은 현재 4억 5천만 년 된 베가(Vega)의 나이까지 생존할 수 있는 원시적인 천체들이다(우리의 태양은 베가보다 약 10배 더 오래되었다). 우리 태양계 내의 먼지(황도대광으로 보임)도 초당 약 10톤의 속도로 먼지를 분출하는 작은 천체에 의해 보충됩니다. 이 먼지는 행성에 의해 밀려납니다. 이것은 다른 별 주위의 행성을 직접 않고 단지 먼지에 미치는 영향을 목격함으로써 탐지할 수 있는 전략을 제공합니다.

"베가는 계속 특이하다"고 울프는 말했다. "베가 시스템의 구조는 목성과 토성과 같은 거대한 행성이 베가와 같은 방식으로 먼지가 퍼지는 것을 막고 있는 우리 태양계와 현저하게 다릅니다."

비교를 위해 근처에 포말하우트(Fomalhaut)라는 별이 있는데, 이 별은 베가와 거리, 나이, 온도가 거의 같습니다. 그러나 Fomalhaut의 행성 주변 건축은 Vega의 것과 크게 다릅니다. Fomalhaut에는 3 개의 중첩 된 파편 벨트가 있습니다.

행성은 포말하우트(Fomalhaut) 주변에 중력에 의해 먼지를 고리 모양으로 제한하는 천체로 제안되지만, 아직 확실하게 확인된 행성은 없습니다. "베가(Vega)와 포말하우트(Fomalhaut)의 별들 사이의 물리적 유사성을 감안할 때, 왜 포말하우트는 행성을 형성할 수 있었던 것처럼 보이지만 베가는 행성을 형성하지 못한 것처럼 보일까?"라고 애리조나 대학의 연구위원 조지 리케(George Rieke)는 말했다. "뭐가 달라요? 항성 주위의 환경이나 별 자체가 그러한 차이를 만들었는가? 수수께끼 같은 것은 동일한 물리학이 둘 다에서 작용하고 있다는 것입니다"라고 Wolff는 덧붙였습니다.

가능한 행성 건설 야드에 대한 첫 번째 단서

여름 별자리 거문고자리에 위치한 베가는 북쪽 하늘에서 가장 밝은 별 중 하나입니다. 베가(Vega)는 행성을 만들기 위한 물질로 추정되는 별을 공전하는 물질이 생명체의 잠재적 거주지라는 최초의 증거를 제공했기 때문에 전설적입니다. 이것은 1775년 임마누엘 칸트(Immanuel Kant)에 의해 처음으로 가설화되었다. 그러나 1984년에 최초의 관측 증거가 수집되기까지는 200년 이상이 걸렸다. 따뜻한 먼지에서 나오는 당혹스러울 정도로 과도한 적외선이 NASA의 IRAS(적외선 천문학 위성)에 의해 감지되었다. 그것은 별에서 명왕성의 궤도 반경의 두 배로 확장되는 먼지의 껍질 또는 원반으로 해석되었습니다.

2005년, NASA의 적외선 스피처 우주 망원경(Spitzer Space Telescope)은 베가(Vega) 주변의 먼지 고리를 매핑했습니다. 이는 하와이 마우나 케아에 있는 칼텍(Caltech)의 서브밀리미터 천문대(Submillimeter Observatory), 칠레의 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 어레이(ALMA), 유럽우주국(ESA)의 허셜 우주 망원경(Herschel Space Telescope) 등 서브밀리미터 망원경을 사용한 관측에 의해 더욱 확인되었지만, 이들 망원경 중 어느 것도 많은 세부 사항을 볼 수 없었다. "허블과 웹의 관측은 함께 훨씬 더 많은 세부 사항을 제공하여, 이전에는 아무도 알지 못했던 베가 시스템에 대해 완전히 새로운 것을 말해주고 있다"고 리케는 말했다.

애리조나 연구팀의 논문 두 편이 천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)에 게재될 예정이다.

출처: Space Telescope Science Institute News Release.

스페이스 클럽(Space Club)