목성급 아기행성 주변 원반 가스 포착…갈릴레오 위성 ‘단서’

플로리다대 배재한 교수 연구팀, 웹 망원경 통해 추가 관측 계획

지구에서 약 395광년 떨어진 뱀주인자리에 있는 젊은 별인 AS209에서 행성주변에 형성되는 원반의 가스가 처음으로 포착된 것으로 학계에 보고됐다.

미국 국립전파천문대(NRAO)에 따르면 플로리다대학 천문학 조교수 배재한 박사가 이끄는 연구팀은 칠레 북부 사막에 있는 대형 전파망원경인 ‘아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체'(ALMA)를 활용해 ‘행성주변 원반'(Circumplanetary Disk)을 찾아낸 결과를 ‘천체물리학 저널 회보'(The Astrophysical Journal Letters)에 발표했다.

행성주변 원반은 갓 생성된 젊은 행성 주변에 가스와 먼지, 행성 형성 잔해 등이 집적돼 있는 것으로, 이곳에서 위성(달)이나 작은 암석형 천체가 형성되고 거대 행성의 성장을 제어하게 되는 것으로 알려져 있다.

이를 연구하면 약 45억년 전 목성의 행성주변 원반에서 형성된 것으로 추정되는 유로파를 비롯한 갈릴레오 위성의 형성 과정에 대한 이해를 넓힐 수 있을 것으로 기대돼왔으나 실제 사례가 발견된 것이 극히 드물다.

이전까지 약 370광년 떨어진 곳의 PDS 70 c 행성 주변 원반에서 달이 형성되는 것이 확인된 것이 전부였다.

AS209는 행성 형성이 진행 중인 것으로 추정되는 7개의 고리를 갖고있어 약 5년 전부터 관심을 받아왔으며, 별 주변 가스로 채워진 공간에서 빛이 포착되면서 목성급 질량을 가진 젊은 행성 주변의 원반 발견으로 이어졌다.

이 행성은 특히 별과의 거리가 200 천문단위(AU) 이상인 약 300억㎞ 떨어져 현재의 행성 형성 이론과 부합하지 않는데다 형성된 지 약 160만년 밖에 안 된 것으로 추정되는 ‘아기’ 행성이라는 점에서 주목을 받고있다. 행성형성 추정이 맞는다면 지금까지 확인된 약 5천개의 외계행성 중에서 가장 어린 행성 중 하나가 된다.

이 행성은 배 교수 연구팀이 제임스 웹 우주망원경(JWST) 운영을 맡고있는 ‘우주망원경과학연구소'(STScI)에 제출한 관측 제안서가 선정돼 웹 망원경을 이용한 적외선 관측이 곧 이뤄질 예정이어서 더 많은 것이 밝혀질 전망이다.

배 교수는 “행성 형성 과정을 연구하는 가장 좋은 방법은 형성 단계에 있는 행성을 관측하는 것”이라면서 “ALMA와 JWST 등과 같은 강력한 망원경 덕분에 이런 과정을 볼 수 있는 아주 흥미로운 시대를 살고있다”고 했다.

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