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천문학자들은 태양계 생성의 비밀과 행성의 생성을 연구하기 위해 이제 막 탄생하는 별을 관측하고 있다. 우리 태양계 역시 비슷한 과정을 거쳐서 생성되었을 뿐 아니라 우주에 지구나 목성 같은 행성이 얼마나 흔한지 알 수 있기 때문이다.
유럽 남방 천문대의 대형 망원경인 VLT(Very Large Telescope)는 탄생한 지 수백만 년밖에 되지 않은 젊은 별 주변에서 아주 독특하게 생긴 별 주위 디스크(circumstellar disks)를 관측했다. MWC 758(사진)과 SAO 206462라는 별 주변의 가스와 먼지 디스크는 위의 사진에서 보는 것처럼 나선 모양으로 감겨있다. 이 모습은 과학자들에게 큰 의문으로 다가왔다.
태어난 지 얼마 안 된 별 주변에는 행성의 재료가 될 가스와 먼지가 서로 중력에 의해 합체되면서 미행성을 형성한다. 이들이 어느 정도 합체되어 커지면 원시 행성계 원반에서 가스와 먼지를 더 흡수해 틈새과 고리(Gap and rings)가 형성되게 된다. 행성이 있는 부위에는 물질이 별로 없는 공간이 있고 그 사이에는 아직 흡수되지 않은 물질이 고리를 형성한다. 사실 대부분의 초기 행성계는 이런 모습이다.
따라서 MWC 758 주변의 나선 모양의 독특한 소용돌이는 과학자들을 놀라게 하기 충분했다. 많은 과학자가 이런 현상이 일어나는 이유를 설명하기 위해 노력했지만, 정확한 이유는 몰랐다.
미국 로런스 버클리 국립 연구소의 루오빙 동과 프린스턴 대학의 자오환 주 박사는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 문제를 분석했다.
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이들의 시뮬레이션 결과에 의하면 이 독특한 소용돌이 모양은 거대한 행성이 있다고 가정하면 설명할 수 있다. 원시 행성계 원반에서 목성 질량의 10배에 달하는 거대 행성이 형성되면 이 행성의 큰 중력과 공전 때문에 원반 물질의 움직임이 변하게 된다. 이는 지구에서 봤을 때 마치 소용돌이 같은 모습으로 나타난다는 것이 연구팀의 설명이다.
이 연구 결과가 옳다면 앞으로 이런 모습의 원시 행성계 원반은 거대 행성의 생성을 의미하는 것으로 파악할 수 있다. 더구나 질량을 추정할 수 있게 되면서 새로 생성되는 행성의 크기와 분포도 알 수 있다.
다만 이 가설을 증명할 결정적인 자료는 아직 부족하다. 물론 결정적인 자료란 실제 행성을 관측하는 것을 의미한다. 불행히 현재 있는 망원경으로는 이를 관측하기 어렵지만, 연구팀은 2018년 이후 발사될 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능을 이용하면 관측이 가능해질 것으로 기대하고 있다.
허블 우주 망원경의 후계자인 제임스 웹 우주 망원경은 허블 망원경보다 훨씬 큰 주경(6.5m, 허블 우주 망원경은 2.4m)을 사용하기 때문에 허블 우주 망원경으로는 볼 수 없는 작은 천체도 관측할 수 있다. 제임스 웹 우주 망원경이 이 소용돌이 디스크를 관측하면 그 비밀도 결국 풀리게 될 것으로 기대된다.
고든 정 통신원 jjy0501@naver.com
