서로 다른 궤도로 공전하는 쌍성계 첫 관측
2021-10-20 14:19

서로 다른 각도의 원시 행성계 원반과 궤도면을 가진 쌍성계(binary system)가 처음 관측됐다. 학자들은 이번 성과가 인력에 의해 같은 무게중심 주위를 공전하는 쌍성계 형성의 비밀을 풀 열쇠가 될지 주목했다.  

칠레 알마(ALMA)천문대는 최근 공식 홈페이지를 통해 지구에서 약 480광년 떨어진 XZ 타우리(XZ Tauri) 쌍성계를 이루는 두 별(타우A·B)과 각 원시 행성계 원반의 독특한 궤도운동을 시각화했다.

일본 가고시마대학교 이치카와 타카노리 연구원이 이끄는 연구팀은 알마 전파망원경이 XZ 타우리를 2015년부터 3년간 관측한 데이터를 활용해 이미지를 만들어냈다. 이 과정에서 연구팀은 타우A와 B 및 각 원시 행성계 원반의 궤도면 각도가 제각각이라는 사실을 확인했다.

원시 행성계 원반이란 비교적 젊은 별 주위를 회전하면서 둘러싸고 있는 짙은 가스 원반을 말한다. XZ 타우리는 탄생한지 1000만년 정도의 젊은 쌍성계로 각 항성이 형성되고 남은 가스로 이뤄진 원시 행성계 원반을 갖고 있다.

이미지화한 쌍성계 XZ 타우리를 구성하는 타우A(아래)와 타우B 및 각각의 원시 행성계 원반 <사진=ALMA천문대 공식 홈페이지>

연구팀은 알마 전파망원경의 관측 데이터를 조합하던 중 XZ 타우리의 쌍성이 각각 가진 원시 행성계 원반의 각도가 서로 다르다는 것을 발견했다.

이치카와 타카노리 연구원은 “한쪽 항성을 고정하고 다른 한쪽 항성이 그리는 궤도를 점선으로 표시해보면 각 항성의 원시 행성계 원반과 쌍성의 궤도면 각도가 다르다”며 “항성 궤도가 이런 식으로 나타나는 쌍성계를 확인한 것은 XZ 타우리가 처음”이라고 설명했다.

연구팀은 분자 구름의 가스가 난류에 의해 분열됨으로써 쌍성이나 원시 행성계 원반이 형성됐다고 가정하면 이 같은 궤도가 만들어질 수 있다고 결론 내렸다.

쌍성의 형성을 알아보기 위해서는 두 개의 별이 서로의 주위를 돌고 있는 궤도운동은 물론 개개의 원시 행성계 원반의 기울기와 회전방향, 궤도운동을 비교하는 것이 중요하다.

2015~2017년 관측된 XZ 타우리의 움직임. 왼쪽 아래 타우A의 위치에 대비한 타우B의 위치 및 궤도변화를 나타낸다. <사진=ALMA천문대 공식 홈페이지>

만약 쌍성이나 원시 행성계 원반이 하나의 큰 가스 원반이 분열되면서 형성된다면 쌍성과 개개의 원시 행성계 원반의 궤도는 동일 평면상에 존재한다. 이와 달리 분자 가스가 난류에 의해 분열됨으로써 쌍성이나 원시 행성계 원반이 형성된다면 쌍성의 궤도면과 원반의 면은 서로 다를 수 있다.

이치카와 연구원은 “행성은 원시 행성계 원반 안에서 형성되기 때문에 이러한 쌍성계를 연구함으로써 크게 기울어지거나 길게 늘어진 궤도를 가진 외계 행성의 기원에 접근할 수 있을 것”이라고 의미를 부여했다. 

이어 “향후 관측을 계속해 한층 정확한 XZ 타우리 쌍성계의 궤도 운동을 영상화, 관련 연구에 활용할 계획”이라고 덧붙였다.

정이안 기자 anglee@sputnik.kr 

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