（우주여행） 목성질량 40배 되는 갈색왜성 직접관측

[성마루]

목성질량 40배 되는 갈색왜성 직접관측

천문학자들은 DH Tauri의 동반성의 질량을 측정해 이것이 목성 질량의 40배정도 되는 갈색왜성이라는 것을 밝혀냈다. DH Tauri는 황소자리에 있는 1백만 년 된 어린 별이다. 이 별은 너무 어려서 앞으로도 1백만 년 동안 핵융합을 시작하지 못할 것이다. 이 별은 460광년 떨어져 있으며 태양 질량의 2/3에 해당하는 질량을 갖는다. 이 별의 동반성은 지금까지 발견된 어린 별 주변을 도는 갈색왜성 중 가장 차갑고 가벼운 것이다. 만일 이 동반성이 좀 더 가벼웠다면 이것은 행성이 됐을 것이다. 일본 국립 천문 관측소, 고베 대학교, 도쿄 대학교, 고등 연구 대학원의 연구자들은 공동으로 이번 연구를 수행했다.

우리 태양계 밖의 행성 탐색은 현대 천문학에 상당한 동기를 부여하고 있다. Subaru 망원경은 CIAO(Coronagraphic imager with Adaptive Optics, 적응광학 코로나 영상장치) 장비로 황소자리에 있는 많은 어린 별들을 관측함으로써 이러한 연구에 기여하고 있다.

CIAO는 특별히 밝은 천체들 근처에 있는 희미한 천체들을 관측하고 있다. CIAO는 적응광학이라 불리는 기술을 이용해 영상을 선명하게 하고 코로나그래프라고 불리는 마스크를 이용해 밝은 천체에서 오는 빛을 차단한다.

연구팀은 행성들과 갈색왜성들이 어렸을 때 더 밝기 때문에 어린 별들을 관측했다. 행성들은 목성 질량의 13배보다 작으며 갈색왜성은 목성 질량의 13배에서 80배 정도의 질량을 갖는다. 태양 같은 별과 달리 갈색왜성들은 핵융합을 통해 에너지를 만들어낼 수 있을 정도로 충분한 질량을 갖지 못한다.

지금까지 보통의 별 주변을 도는 외계행성들은 이들이 중심의 별에 미치는 중력 요동 측정과 같은 간접적인 방법에 의해서만 검출되어 왔으며, 이러한 행성들에 대한 직접적인 영상이 얻어진 적이 없다. 천문학자들이 외계행성에 대한 직접적인 사진을 얻을 수 있다면 행성들의 온도와 구성성분과 같은 물리적 특성에 대해 연구를 시작할 수 있다.

연구팀이 DH Tauri의 사진을 찍었을 때 그들은 2.3초각 떨어진 곳에서 250배나 희미한 천체를 발견했다. DH Tauri까지의 거리를 고려할 때 이러한 각도는 지구와 태양 사이 거리의 330배에 해당된다. 이 천체는 DH Tauri의 예전 사진에도 나타나 있지만 새로운 사진은 이 천체가 배경의 먼 천체가 아니라 DH Tauri를 돌고 있는 동반성이라는 것을 보여준다.

연구팀은 동반성의 물리적 특성을 이해하기 위해 Subaru의 분광기 CISCO(Cooled Infrared Spectrograph and Camera)를 이용해 후속 관측을 수행했다. 1∼2.5마이크로미터 영역에서 동반성의 스펙트럼은 물과 칼륨의 징조를 보여주고 있다. 이로부터 연구팀은 동반성의 표면 온도가 대략 2700∼2800켈빈 정도이며, 표면 중력은 목성의 4배이고, 질량은 목성의 40배 정도라고 추정하고 있다. 이 정도의 값이면 갈색왜성에 해당한다.

고베 대학교의 Yoichi Itoh는 “이 발견은 우리의 기술과 전략을 이용해 목성과 비슷한 질량의 행성을 찾을 수 있다는 희망을 주고 있다. 우리는 외계행성의 영상을 얻겠다는 목표에 더욱 가까이 가고 있다”고 말했다.

출처 : <해외과학기술동향>