태양계 닮은 ‘이중 먼지띠’ 지닌 항성계 발견

이중으로된 먼지띠에 둘러싸인 항성계가 발견됐다. 이는 초기 우리 태양계와 매우 흡사한 것으로, 이런 항성계 내에는 행성 형성에 관한 비밀을 품고 있다고 천문학자들은 말한다.

미국 애리조나대학의 천문학자 케이트 수 박사가 이끄는 국제 연구팀이 나사(NASA, 미국항공우주국)의 스피처 우주망원경과 에사(ESA, 유럽우주기구)의 허셜 우주망원경이 관측한 적외선 정보를 사용해 HD 95086이라는 항성계가 우리 태양계의 초기 모습과 매우 비슷한 것임을 밝혀냈다.

지구로부터 용골자리 방향으로 약 295광년 거리에 있는 이 항성계에는 행성 탄생의 재료가 되는 먼지로 이뤄진 거대 헤일로가 두 개의 먼지띠로 이뤄져 있는 것으로 밝혀졌다.

이중 모성(HD 95086)에 더 가까운 먼지띠는 태양계의 소행성대(帶)처럼 덥고, 멀리 떨어진 먼지띠는 카이퍼대처럼 더 차갑다.

케이트 수 박사는 “다른 항성계를 연구함으로써 우리 태양계가 어떻게 형성됐는지 종합해 볼 수 있다”고 말한다.

이처럼 두 먼지띠 사이에는 행성들이 존재하는데 우리 태양계에는 목성과 토성, 천왕성, 해왕성이 있다.

항성계 HD 95086은 단지 우리 태양계보다 규모가 더 클 뿐 상당히 비슷하다고 천문학자들은 말한다.

이미 이 항성계의 차가운 먼지띠 내에는 우리 목성보다 5배 정도 큰 행성이 존재하는 것으로 알려졌다. 따라서 먼지띠 사이에는 다른 거대 행성들이 존재할 것으로 기대되고 있다.

스피처와 허셜 정보로 나온 이런 성과는 여러 지상망원경의 지원으로 확인됐다. 이런 기술로 이미 지난해에 이 항성계 속에 행성이 존재하는 것을 발견했다.

관측한 이미지는 이런 행성이 매우 희미하고 멀리 있어 선명하지 않지만 행성계의 전체적 구조에 관한 새로운 정보를 밝혀냈다.

연구에 참여한 애리조나대학의 박사과정 사라 모리슨 연구원은 “이 항성계 내에 알려진 행성의 특성을 더해 그 먼지띠에 대해 아는 것으로 우리는 거기에 다른 행성들이 더 존재할 수 있다는 것을 알 수 있었다”고 말했다.

모리슨 연구원은 이 항성계 내에 얼마나 많은 행성이 존재할 수 있는지 추정하는 컴퓨터 모델링을 시행했다.

모리슨은 “우리는 이 항성계 내에 단 하나의 행성이 존재하는 것이 아니라 여러 행성이 있다는 것을 알 수 있었다”고 말했다.



이 항성계의 구조를 더 정확히 알기 위해 천문학자들은 HR 8799라고 불리는 비슷한 항성계를 주목했다.

이 항성계 역시 큰 헤일로에 의해 둘러싸여 내외각에 먼지띠를 갖고 있으며 그 사이에는 4개의 행성이 존재하는 것으로 알려졌다.

이런 두 항성계를 비교하는 것으로 HD 95086에도 여러 행성이 존재할 가능성이 큰 것으로 나타났다. 또한 지상 망원경은 그와 비슷한 행성을 관측할 수 있다.

두 항성계 모두 우리 태양계보다 훨씬 젊고 행성 탄생의 재료가 되는 먼지를 다량 보유하고 있다.

행성계가 젊어 아직 형성 단계에 있으면 성장하는 행성체 혹은 소행성, 혜성 간의 충돌은 먼지를 일으킨다.

이런 먼지의 일부는 융합해 점차 행성이 되고 다른 일부는 띠를 형성하며 나머지는 헤일로 내에 잔류하거나 항성에 흡수된다.

허셜과 스피처는 적외선 파장을 발하는 그런 항성계를 찾아낼 수 있어 그 내부의 먼지 구조를 연구하는데 적합하다.

이번 연구성과는 8일부터 15일까지 미국 애리조나주(州) 투손에서 열리고 있는 미국 천문학회(AAS)의 행성학분과(DPS) 회의에서 발표됐다.

사진=NASA/JPL-Caltech

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr