‘행성 탄생 순간’ 담은 최초 사진 공개 - 네이처

행성 탄생 순간을 촬영한 최초의 선명한 사진이 공개됐다.

미국 애리조나대(UA) 등이 참여한 국제 연구진은 지구로부터 약 450광년 거리에 있는 젊은 별 ‘LkCa15’을 대상으로 한 관측 연구에서 행성 탄생 순간을 담은 실물 사진을 얻어낼 수 있었다고 밝혔다.

항성 ‘LkCa15’에는 행성 형성에 필요한 물질이 중력에 의해 원반 형태로 회전하고 있다.

이 원반은 지구로부터 먼 거리에 있고 가스와 먼지 대기가 끼어 있어 관측에 어려움이 있지만, UA 연구진은 그 모습을 촬영한 첫 사진을 공개했다.

지금까지 우리 인류에게 알려진 항성을 공전하는 외계행성은 약 2000개로, 이중 10개 정도만이 촬영됐으며, 행성 탄생 순간이 포착된 사례는 없었다.

이번 연구에 참여한 UA 대학원생인 스테프 살룸 연구원은 “이 사진은 아직 형성 중이라고 말할 수 있는 하나의 행성을 처음으로 촬영한 것”이라고 말한다. 살룸 연구원은 같은 학교 대학원생 출신으로 이 연구를 이끌고 있는 케이트 폴레트 스탠퍼드대 박사후연구원과 공동 연구 중이다.

불과 몇 달 전, 살룸 연구원과 폴레트 박사후연구원은 각각 독립적으로 박사과정을 밟고 있었다. 그런데 이들은 우연히 같은 별을 대상으로 연구하고 있다는 것을 알게 됐다.

두 사람이 관측하고 있는 항성 ‘LkCa15’은 특별한 유형의 원시행성계원반(protoplanetary disk)에 둘러싸여 있다. 이 원반에는 내부에 간극으로도 불리는 빈 공간이 있었다.

원시행성계원반은 젊은 별이 형성되고 남은 파편으로 형성된다. 그런 원반 안에서 행성이 형성되는 과정에서 간극이라는 공간이 관측된다.

살룸 연구원은 "애리조나대 연구진이 개발한 첨단장비와 기술로 이번 사례처럼 별보다 훨씬 희미한 원반과 같은 천체를 볼 수 있게 됐다"고 말한다.

이들이 연구에 사용한 관측 장비는 애리조나주(州) 그레이엄산에 있는 ‘거대 쌍안 망원경’(Large Binocular Telescope, LBT)과 칠레에 있는 ‘마젤란 망원경과 적응광학 시스템’(Magellan Telescope and its Adaptive Optics System, MagAO)이다.

연구진에 따르면, 먼 거리에 있는 천체를 선명하게 촬영하는 것은 뜨겁고 찬 공기가 섞여 있는 지구의 대기 난류 때문(atmospheric turbulence)에 어려운 일이다.

폴레트 박사후연구원의 조언자 역할을 한 레어드 클로스 UA 천문학 교수는 “당신이 지구의 대기를 통해 볼 때 당신이 보고 있는 별이 반짝이는 것은 이런 대기 난류의 영향 때문”이라면서 “거대 망원경에서 이는 매우 큰 영향”이라고 말했다.

살룸 연구원의 조언자인 조쉬 아이즈너 UA 천문학과 교수 역시 “거대 망원경들은 항상 이런 문제를 겪는다”고 말한다.

하지만 아이즈너 교수와 살룸 연구원은 LBT 적응광학 시스템과 새로운 영상 기술을 사용함으로써 항성 LkCa15의 선명한 적외선 이미지를 얻는데 성공했다.

반면, 클로스 교수와 폴레트 박사후연구원은 앞서 두 사람이 시행한 행성 연구결과를 독립적으로 확증하기 위해 ‘마젤란의 적응광학 시스템’(MagAO)을 사용했고 마침내 원하는 결과물을 얻을 수 있었다.

이 연구에 참여한 피터 터트힐 호주 시드니대 교수는 “이런 결과는 매우 진보한 많은 신 기술과 별을 촬영하는 사업적 분야에도 응용될 수 있다”고 말했다.

이 연구결과는 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(11월 19일자)에 실렸다.

사진=애리조나대

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr