+ 가스가 폭포처럼 떨어지는 별 주변 원반서 행성 만들어져

 

 

 

가스가 폭포처럼 떨어지는 별 주변 원반서 행성 만들어져

송고시간 | 2019-10-17

약 330광년 밖 항성서 첫 확인…韓과학자 배재한 박사 공동저자 참여

원시행성 원반의 틈으로 가스가 폭포수처럼 흘러내리는 상상도

[NRAO/AUI/NSF S.다그넬로 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 지구나 화성, 목성 등과 같은 행성들은 젊은 별 주변의 가스와 먼지로 원시행성 원반에서 만들어지는데, 이 원반의 흐름이 끊기는 틈(gap)으로 가스가 폭포수처럼 떨어지며 행성이 만들어지는 것이 처음으로 포착됐다.

미국 국립전파천문대(NRAO)에 따르면 미시간대학 리처드 티그 박사와 카네기과학연구소 배재한 박사가 참여한 연구팀은 궁수자리 방향으로 지구에서 약 330광년 떨어진 곳에 있는 항성 HD 163296의 원시행성 원반 내 가스 흐름을 관측한 결과를 과학저널 '네이처(Nature)' 최신호에 발표했다.

연구팀은 칠레 북부 아타카마 사막에 설치된 전파망원경 배열인 '아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터집합체(ALMA)'의 고해상도 관측 자료를 활용해 이런 결과를 얻어냈다.

티그 박사는 지난해 앞선 연구에서 원시행성 원반의 가스 흐름을 분석하는 새로운 방식으로 HD 1632963 원반에서 3개의 행성이 만들어지고 있다는 연구결과를 발표했다.

원시행성 원반 질량의 99%를 차지하는 가스 중에서 가장 밝은 일산화탄소(CO)가 독특한 밀리미터파를 방출하는데, 원반 내에서 이 가스 흐름의 속도를 측정해 국부적으로 장애가 생기는 곳에서 행성이 형성 중인 것을 파악한 것이다.

HD 163296과 원시행성 원반 상상도

원반 내 돌출 부분이 형성 중인 행성. [카네기과학연구소 로빈 디에넬 제공]

당시 연구에서는 가스 흐름을 한 방향으로만 파악한 것과 달리 이번 연구에서는 ALMA가 포착한 자세한 자료를 토대로 별 주변 회전하는 가스가 별로 다가서는지 아니면 반대로 멀어지는지, 그리고 원반 내에서 상승 또는 하강하는지 등을 처음으로 들여다볼 수 있었다.

그 결과, 원반 내 3곳에서 가스가 상층부에서 중간 부분으로 하강하는 것이 확인됐다.

원시행성 원반 표면의 가스가 이른바 '중간면(midplane)'으로 하강할 것이라는 점은 1990년대 말부터 이론으로 정립돼 있었으나 실제 관측된 것은 이번이 처음이다.

연구팀은 별을 도는 행성이 가스와 먼지를 밀어내 틈을 만들고 이 틈의 상층부에 있던 가스가 붕괴하면서 폭포수처럼 떨어져 원반 내 가스 흐름을 만들어냈을 가능성이 가장 높은 것으로 설명했다.

이는 HD 163296 주변에서 행성이 만들어지고 있음을 나타내는 가장 명백한 증거로 받아들여지고 있지만, 별의 자기장이 가스 흐름을 방해하는 것일 수도 있어 100% 확신할 수는 없는 것으로 지적됐다.

논문 공동저자로 컴퓨터 시뮬레이션을 담당한 배 박사는 "현재로서는 행성을 직접 관측하는 것만이 다른 가능성을 배제할 수 있다"면서도 "가스 흐름의 형태가 독특하며 이는 행성만이 유발할 수 있는 것일 가능성이 크다"고 강조했다.

원시행성 원반내 가스흐름에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과

원반 내 독특한 가스 흐름은 87AU와 140AU, 237AU 등에 있는 행성에 의해 만들어졌을 가능성이 가장 

높다는 점을 보여주고 있다. [ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), 배재한; NRAO/AUI/NSF, S. 다그넬로 제공]

이번 연구에서 HD 163296을 도는 행성들은 각각 87 AU(1AU=약1억4천900만㎞·지구~태양 거리), 140 AU, 237 AU에 자리 잡고 있는 것으로 나타나 앞선 연구 결과와도 일치했다. 별에 가장 가까이 있는 행성은 목성의 절반, 중간 행성은 목성급, 바깥쪽 행성은 목성의 두 배에 달하는 질량을 가진 것으로 나타났다.

논문 제1저자인 티그 박사는 "행성은 원시행성 원반의 중간면에서 만들어지는데 이곳은 차가운 곳으로 별의 복사로부터 보호를 받는다"면서 "행성이 만든 틈이 화학적으로 더 활발한 원반 표면으로부터 뜨거운 가스를 가져와 행성의 대기를 구성하는 것으로 생각된다"고 설명했다.

연구팀은 이번 연구 결과가 형성단계에 있는 행성을 찾는 데 활용될 수 있을 뿐만 아니라 거대 가스행성이 대기를 형성하는 과정에 대한 이해를 넓히는 데도 도움이 되는 것이라고 의미를 부여했다.

<저작권자(c) 연합뉴스, >eomns@yna.co.kr 2019/10/17 16:48 송고 

https://www.yna.co.kr/view/AKR20191017146900009?section=news

 

 

 

블랙홀 주변서 서로 반대 방향으로 도는 가스원반 관측

송고시간 | 2019-10-16

초기우주 초대질량블랙홀 미스터리 푸는 단서될 듯

SMBH 주변 원반이 서로 역방향으로 회전하는 모습으로 보여준 ALMA 이미지

[ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), V. 임펠리제리; NRAO/AUI/NSF, S. 다그넬로 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 은하 중심에 자리 잡은 초대질량블랙홀(SMBH) 주변을 도넛 형태로 감싼 가스 원반의 안과 밖이 서로 반대 방향으로 회전 현상이 관측됐다.

이는 초기 우주에서 태양의 수십억배에 달하는 SMBH가 등장할 수 있었던 이유를 설명해 주는 단서로 여겨지고 있다.

미국 국립전파천문대(NRAO)에 따르면 이 천문대 소속 비올레테 임펠리제리 박사가 이끄는 연구팀이 지구에서 약 4천700만광년 떨어진 고래자리 은하 'NGC 1068'에서 SMBH 주변 가스 원반이 서로 역방향으로 도는 것을 관측했다고 학술지 '천체물리학저널(Astrophysical Journal)' 최신호에 밝혔다.

연구팀은 임펠리제리 박사가 운영에 참여하고 있는 칠레 북부 아타카마 사막의 전파망원경 배열인 '아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터집합체(ALMA)'를 통해 NGC 1068의 블랙홀을 주변을 관측하다가 뜻밖의 성과를 얻어냈다.

NGC 1068은 '메시에(M) 77'로도 알려진 나선형 은하로, 중심부에는 가스와 먼지로 된 주변의 강착원반으로부터 물질을 활발하게 빨아들이는 SMBH인 '활동은하핵(AGN)'이 자리 잡고 있다.

역방향 회전 원반가진 NGC 1068 은하 상상도

[NRAO/AUI/NSF, S. 다그넬로 제공]

연구팀은 2~4광년 사이에 있는 안쪽 원반은 은하와 같은 방향으로 도는 반면 4~22광년 사이에 형성돼 있는 바깥쪽 원반은 반대 방향으로 도는 것을 확인했다.

은하 중심에서 수천광년 떨어진 곳에서 다른 은하와의 충돌이나 상호작용 등으로 역방향으로 도는 현상이 관측된 적이 전혀 없었던 것은 아니나 10광년 이내 비교적 짧은 범위에서는 특이한 것으로 지적됐다.

연구팀은 은하 내에서는 한쪽으로만 회전하는 것이 일반적인데, 원반의 일부가 자체 힘만으로는 방향을 바꾸는 것이 불가능하기 때문에 무언가 회전을 방해하는 요소가 있었을 것으로 추정하면서, NGC 1068 은하에서 떨어져 나온 가스구름이 역방향 회전을 유발했거나, NGC 1068과 반대 방향으로 도는 은하가 주변을 지나다가 원반에 붙잡혔을 가능성이 있는 것으로 분석했다.

연구팀은 바깥쪽 원반이 현재는 안정적인 상태로 안쪽 원반을 돌고 있지만 수십만 년이 흘러 바깥쪽 원반이 안쪽 원반에 다가서면 가스 흐름 간에 충돌이 일어나며 불안정해져 원반이 붕괴하고 가스들이 SMBH로 끌려들어 갈 것으로 전망했다.

태양 질량의 수십억 배에 달하는 SMBH가 빅뱅이후 10억년밖에 안 되는 초기 우주에 이미 등장해 있었던 점은 천문학자들 사이에서 미스터리로 남아있었다.

하지만 연구팀은 이번 관측 결과가 SMBH가 상대적으로 짧은 기간에 엄청난 질량을 갖게된 단서를 제공해주는 것으로 설명했다. 가스 원반이 서로 역방향으로 회전할 때 흐름이 불안정해져 한쪽으로만 회전할 때보다 더 빨리 블랙홀로 흡수돼 블랙홀의 덩치를 급속하게 키울 수 있다는 것이다.

고래자리 NGC 1068(M77) 은하 위치

[IAU; Sky & Telescope magazine; NRAO/AUI/NSF, S. 다그넬로 제공]

<저작권자(c) 연합뉴스, eomns@yna.co.kr>2019/10/16 16:53 송고 

https://www.yna.co.kr/view/AKR20191016132700009?section=international/all