[아하! 우주] 반짝반짝 아기별…300개 넘는 새로 태어난 별 발견

천문학자들이 300개가 넘는 아기 별을 촬영했으며, 별의 탄생과 행성 형성의 초기 단계에 대한 새로운 단서를 발견했다. 이번 새로운 연구에서 잔스키 전파망원경(Karl G. Jansky Very Large Array·이하 VLA)과 칠레의 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터파 전파간섭계(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array·이하 ALMA)가 주로 사용됐다. ALMA를 사용하는 천문학자들은 먼지와 가스 고리로 둘러싸인 수백 개의 어린 별을 연구했다. 이 아기 별들은 오리온자리 분자구름 복합체로 알려진 조밀한 별 형성 지역에 있다.

원시 행성 원반이라고 불리는 젊은 별 주위의 먼지-가스 고리는 새로운 행성이 탄생하는 곳이다. 미국국립전파천문대(NRAO)의 성명에 따르면, 천문학자들은 VLA와 ALMA 망원경을 사용하여 오리온분자구름 복합체에 있는 짙은 먼지와 가스 구름을 꿰뜷고 아기 별 주위에 형성되는 원시 행성 원반을 관측할 수 있었다고 밝혔다.

NRAO 조사팀을 이끌고 있는 존 토빈은 성명에서 “이 조사에서 갓 태어난 원시 행성 원반의 평균 질량과 크기를 알아낼 수 있었다"면서 "이제 ALMA를 통해 집중적으로 연구된 오래된 원반들과 비교할 수 있게 되었다"고 밝혔다.

VLA / ALMA 초기 원반과 다양성(VANDAM)이라고 불리는 이 조사는 현재까지 아기 별을 중심으로 형성된 원시 행성 원반에 대한 가장 본격적인 연구다. 이 데이터를 사용하여 연구자들은 어린 별과 그 원반의 형성에 대해 다양한 단계에서 확인했다.

원시 별이라고 불리는 젊은 별들은 오리온 복합체처럼 짙은 가스와 먼지 구름에서 탄생한다. 이러한 분자 구름이 중력으로 인해 붕괴되면 새로운 별의 성장을 촉진하는 물질 원반을 형성하게 된다. 그리고 주변의 남은 찌꺼기에서는 행성들이 형성되는 것이다. 새로운 이미지는 별이 자라면서 원반에서 더 많은 물질을 소비하기 때문에 어린 원시 행성 원반은 오래된 원반보다 더 큰 경향이 있음을 보여준다.

토빈은 성명서에서 “이것은 젊은 원반이 행성을 형성할 수 있는 원료를 훨씬 많이 가지고 있음을 의미하는데, 더 큰 행성일수록 아주 어린 별 주위에서 더 일찍 형성되기 시작하는 것으로 보인다”고 밝혔다.

이번 조사에서 포착된 4개의 어린 별은 나머지 것들과 달리 형태도 일정하지 않고 거품처럼 보였다고 연구원들은 밝혔다. 이 같은 신생 별들의 이상한 모양은 별들이 아직 형성 초기 단계에 있음을 시사한다. 따라서 별을 둘러싸는 평평한 회전 원반을 마처 갖추지 못했거나 원시 별의 특징인 물질의 강한 유출이 없었기 때문이다.

SOFIA(Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) 과학센터 연구팀의 일원인 니콜 카르나스는 “우리는 한 번 관측할 때마다 그러한 불규칙한 천체를 하나 이상 발견한다”면서 “우리는 그들이 몇 살인지 확실히는 알지 못하지만 아마도 1만 년이 채 되지 않을 것으로 생각한다”고 설명했다.

아기 별의 경우, 물질이 강하게 유출될수록 주변의 짙은 구름을 제거하여 시야를 틔어줄 뿐만 아니라 별이 자라면서 자전을 제어할 수 있도록 해준다. 그러나 이러한 물질 유출이 어떻게 이루어지는 대해서는 알려진 바가 거의 없다. HOPS 404라고 불리는 4개의 ‘불규칙한’ 별들 중 하나는 가장 작은 유출을 보여주고 있는데, 이는 별이 아주 이른 형성 단계에 있음을 시사한다.

카르나스는 성명서에서 “그것은 아주 크고 푹신한 태양이라 할 수 있는데, 여전히 많은 물질을 모으고 있지만 계속 성장할 수 있는 각운동량을 잃기 시작한 단계”라고 설명한다. 새 발견은 2월 20일 ‘아스트로 저널’에 발표된 2건의 연구에 기여했다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com