K형 주계열성(주황색왜성)인 바다뱀자리 TW(TW Hya)를 둘러싼 원시 행성계 원반은 오랜 세월이 흘렀음에도 충분한 가스를 가진 것으로 확인됐다.

일본 국립 종합연구대학원대학(SOKENDAI)은 15일 공식 홈페이지를 통해 바다뱀자리 TW 주변의 원시 행성계 원반을 알마 전파망원경으로 관측한 새로운 연구 성과를 공개했다.

이 대학 연구팀은 바다뱀자리 TW와 원시 행성계 원반을 관측한 알마 망원경 이미지를 지금까지보다 10배 이상 높은 감도로 이미지화했다. 이를 통해 연구팀은 원반 중심 부근의 가스가 내는 전파로부터 전에 없던 특징을 포착했다.

바다뱀자리 TW를 둘러싼 원시 행성계 원반(왼쪽)과 이를 태양계 및 목성과 비교한 확대 사진(오른쪽). 알마 전파망원경에 의한 관측 데이터를 바탕으로 한 것으로, 오래된 원반임에도 대량의 가스가 존재한다는 사실이 밝혀졌다. <사진=SOKENDAI·일본 국립천문대·유럽 남천천문대 공식 홈페이지>

조사 관계자는 "행성 대기와 같은 가스 밀도가 매우 높은 곳에서 방사되는 전파와 유사한 특징이 눈에 들어왔다"며 "이는 원시 행성계 원반의 중심에 있는 가스의 밀도가 엄청나게 높다는 의미"라고 전했다.

천문학자들은 행성이 젊은 항성을 둘러싼 원시 행성계 원반 안에서 형성된다고 보고 있다. 거대한 가스 행성은 원반 속의 가스를 재료로 만들어지는데, 이후 남은 가스는 원반 밖으로 흘러나와 태양계처럼 가스가 존재하지 않는 행성계를 이룬다.

행성계가 만들어지는 과정을 이해하기 위해서는 다양한 원시 행성계 원반의 가스 양을 측정하는 것이 중요하다. 바다뱀자리 TW를 둘러싼 원시 행성계 원반의 경우 행성 연령대가 비교적 높아 가스의 양이 상당히 줄어들었을 것으로 생각됐다.

조사 관계자는 "알마 전파망원경의 데이터를 새로운 방법으로 해석한 결과, 중심부에서 대략 5천문단위(약 7억5000만㎞) 떨어진 곳을 기준으로 안쪽에 목성 질량의 7배에 해당하는 엄청난 가스가 존재한다는 것이 밝혀졌다"고 설명했다.

미 항공우주국(NASA)의 찬드라 X선 망원경이 분석한 데이터를 토대로 작성된 바다뱀자리 TW와 원시 행성계 원반의 일러스트 <사진=NASA 공식 홈페이지>

이어 "바다뱀자리 TW는 원시 행성계 원반을 가진 다른 젊은 별들에 비해 나이가 많아 이렇게 많은 가스를 지녔을 줄은 몰랐다"며 "이 천체의 과거 관측 데이터와 비교하는 과정에서 가스의 양은 급격히 많아지는 것도 알아냈다"고 덧붙였다.

연구팀은 가스가 시간이 지남에 따라 원반 안쪽으로 이동하고 있다고 결론 내렸다. 어떤 이유에 의해 그 이동 속도가 갑자기 변화하면 특정 장소에 가스가 밀집하게 되고, 이는 다른 행성계 형성을 촉진할 것으로 전망했다.

조사 관계자는 "이번 연구와 비슷한 방법으로 다양한 연령대의 원시 행성계 원반에 존재하는 가스의 양을 조사하면, 우주의 행성계가 형성되는 과정을 보다 세밀하게 이해하게 될 것"이라고 기대했다.

정이안 기자 anglee@sputnik.kr 

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