별이 행성 만들듯 행성도 달 만드는 먼지·가스 원반 가져

약 370광년 떨어진 'PDS 70 c' 행성서 관측…목성 위성 형성 이론 입증

지구에서 약 370광년 떨어진 곳에서 대형 가스행성을 형성 중인 'PDS 70 c' 주변에서 달(위성)을 만들 수 있는 가스와 먼지 원반이 처음으로 관측됐다.

이는 목성을 도는 위성들이 행성 주변의 원반에서 가스와 먼지를 끌어들여 형성됐다는 이론을 실제 관측으로 증명할 기회가 될 것으로 기대되고 있다.

미국 국립전파천문대(NRAO)와 라이스대학에 따르면 이 대학 물리·천문학 조교수 안드레아 아이셀라 박사가 이끄는 연구팀은 66개 접시안테나로 구성된 전파망원경 배열인 '아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체(ALMA)'를 이용한 PDS 70 c 관측 결과를 온라인 저널 '천체물리학 저널 회보(Astrophysical Journal Letters)'에 공개했다.

행성 주변의 먼지와 가스 원반은 행성형성 이론에서 제시됐지만 별이 생성되고 약 1천만년 내에 사라져 실제 관측이 이뤄지지 않았다.

태양계에서 가장 큰 목성 주변의 위성들도 목성 형성 초기에 행성 주변의 원반에서 먼지와 가스를 끌어모아 만들어졌을 것으로 추정은 됐지만 이론에 그쳐왔다.

연구팀은 행성 원반을 찾기 위해 젊은 별 주변을 집중적으로 관측했으며 최근 적외선과 광학 망원경을 통해 2개의 거대행성이 발견된 PDS 70 행성계는 이를 확인하는데 안성맞춤이었다고 한다.

PDS 70은 태양 질량 4분의 3 크기 왜성으로 b, c 두 행성이 별 주변의 가스와 먼지를 여전히 끌어모으며 덩치를 키우고 있다.

현재 크기는 목성의 5~10배에 달한다.

PDS 70 b는 별에서 약 28억9천만㎞, PDS 70 c는 약 53억㎞ 떨어진 곳에서 궤도를 돌고 있으며, 이는 각각 태양에서 천왕성, 태양에서 해왕성 거리와 비슷하다.

PDS 70 b는 지난해 유럽남방천문대(ESO) 초거대망원경(VLT) 적외선 이미지로 처음 포착된 데 이어 수소가 별이나 행성에 떨어져 이온화하면서 방출하는 'H-알파'라는 가시광선으로도 관측됐다.

연구팀은 H-알파를 통해 두 행성이 "여전히 가스와 먼지를 끌어모으고 있다는 점을 나타낸다는 점에서 행성이라는 확신을 얻었으며", ALMA를 이용한 밀리미터 전파 관측을 통해 추가 증거를 확보했다.

아이셀라 박사는 보도자료를 통해 "우리가 (ALMA로) 관측한 것을 적외선과 광학 이미지와 비교함으로써 미세한 먼지 입자가 집중된 곳이 행성을 둘러싼 먼지원반이라는 것을 분명하게 볼 수 있었다"고 설명했다.

연구팀은 "행성 형성에 관해서는 우리가 이해하지 못하는 부문이 아직 많다"면서 "우리는 마침내 직접 관찰할 수 있는 수단을 갖게 됐으며 태양계가 어떻게 형성되고 다른 행성은 어떻게 만들어졌는지에 관해 답변을 시작할 수 있게 됐다"고 했다.

/연합뉴스