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별 주변 먼지·가스 질량 행성형성 이론에 '난제' 던져

송고시간2018-10-01 11:02

'행성 공장' 원시행성 디스크 질량, 행성보다 훨씬 적어

별 주변의 원시행성 디스크 상상도
별 주변의 원시행성 디스크 상상도

[출처: 미국항공우주국/제트추진연구소-캘리포니아공대]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 지구나 화성 등과 같은 행성은 '원시행성 디스크'라는 별(항성) 주변의 원반에서 만들어지는 것으로 알려져 있다. 이 원반을 구성하고 있는 먼지 알갱이와 가스가 서로 부딪치고 뭉치면서 행성의 핵이 되고 중력까지 가세하면서 행성이 된다는 것이다.

그러나 '행성공장'으로 알려진 별 주변 원반의 먼지 알갱이와 가스가 행성을 형성하기에는 턱없이 부족하다는 연구 결과가 나와 기존 행성 형성 이론을 뿌리째 흔드는 난제를 던졌다.

1일 과학전문 매체 '사이언스 매거진'에 따르면 유럽남방천문대(ESO) 천문학자 카를로 마나라가 이끄는 연구팀은 칠레 아타카마 사막에 설치된 전파망원경인 '아타카마 대형밀리미터파 간섭계(ALMA)'를 이용한 질량 측정을 통해 이런 결과를 내놓았다.

ALMA로 원반의 먼지 알갱이에서 나오는 전파를 관측하면 그 밝기를 통해 전체적인 질량을 추정할 수 있다고 한다. 연구팀은 이를 통해 100만~300만년 된 젊은 별 주변의 원시행성 디스크와 이보다 더 오래된 같은 급 별의 외계행성 질량을 비교했다.

그 결과, 원시행성 디스크의 질량은 외계행성보다 10배에서 많게는 100배나 더 적은 것으로 나타났다.

이전에도 일부 항성계에서 비슷한 관측 결과가 보고되기는 했으나 이번처럼 수백개의 항성계를 대상으로 대규모로 비교한 것은 이번이 처음이라고 한다.

허블로 관측한 21만 광년 떨어진 '소마젤란운(SMC)'의 별 생성 지역
허블로 관측한 21만 광년 떨어진 '소마젤란운(SMC)'의 별 생성 지역

[출처:NASA/ESA]

연구팀이 이미 행성이 만들어져 행성형성 물질을 흡수하고 난 뒤에 뒤늦게 관측했을 가능성도 있으나, 그럴 경우 항성계에 목성 크기의 거대 행성이 존재해야 하나 대부분이 이보다 훨씬 작은 지구나 해왕성급의 행성만 있었던 것으로 나타났다.

이번 관측 결과는 국제 과학저널 '천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)' 다음 호에 실릴 예정이다.

마나라 연구원은 "이번 관측 결과는 질량의 불일치를 '팩트'로 정립했다는 데 의의가 있다"고 했다.

이번 연구에 참여하지 않은 시카고대학 천문학자 기즈스 멀더스는 사이언스 매거진과의 회견에서 "이번 결과는 우리에게 행성 형성이론을 정말로 재고해야 한다는 점을 얘기해 주고 있다"고 지적했다.

그러나 하와이대학 천문학연구소 조너선 윌리엄스 연구원은 ALMA가 먼지 알갱이를 관측하는데 최적화돼 있기 때문에 이보다 10배가량 큰 자갈 형태의 행성형성 물질을 놓쳤을 가능성도 있다고 했다.

ALMA 전파망원경
ALMA 전파망원경

[출처:유럽남방천문대]

이와 함께 젊은 별이 이전에 추정했던 것보다 훨씬 더 오랜 기간에 걸쳐 성간물질을 빨아들일 가능성도 있다고 연구팀은 밝혔다.

마나라 연구원은 세계 최대의 전파망원경인 SKA(Square Kilometer Array)나 제임스 웹 우주망원경을 통해 별 생성 초기 상황을 관측해야만 이를 둘러싼 수수께끼도 풀릴 것이라고 했다.

eomns@yna.co.kr

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