허블은 행성 형성 모델을 뒤집을 수있는 원시 행성을 찾았습니다

NASA의 허블 우주 망원경은 연구자들이 "강렬하고 폭력적인 과정"으로 묘사하는 목성과 같은 원시 행성의 형성 증거를 직접 촬영했습니다. 이 발견은 목성과 같은 행성이 "디스크 불안정성"이라고 불리는 어떻게 형성되는지에 대한 오랫동안 토론된 이론을 뒷받침합니다.

 

건설 중인 새로운 세계는 약 200만 년으로 추정되는 젊은 별을 둘러싸고 있는 독특한 나선 구조를 가진 먼지와 가스의 원시 행성 원반에 내장되어 있습니다. 그것은 행성 형성이 진행 중이던 우리 태양계의 나이에 관한 것입니다. (태양계의 나이는 현재 46억 년입니다.)

스바루 망원경의 테인 커리(Thayne Currie)와 이 연구의 수석 연구원인 유레카 사이언티픽(Eureka Scientific)은 "자연은 영리하다.

 

모든 행성은 항성주위 원반에서 기원한 물질로 만들어졌습니다. 목성 행성 형성에 대한 지배적인 이론은 "핵심 강착(core accretion)"이라고 불리는 상향식 접근 방식으로, 원반에 묻힌 행성이 별을 공전할 때 충돌하고 서로 달라붙는 먼지 알갱이에서 바위에 이르는 크기의 작은 물체에서 자라납니다. 이 코어는 디스크에서 천천히 가스를 축적합니다. 대조적으로, 원반 불안정성 접근법은 별 주위의 거대한 원반이 냉각될 때 중력으로 인해 원반이 하나 이상의 행성 질량 조각으로 빠르게 분해되는 하향식 모델입니다.

 

AB Aurigae b라고 불리는 새로 형성되는 행성은 아마도 목성보다 약 9배 더 무겁고 86억 마일이라는 엄청난 거리에서 호스트 항성을 공전하는데, 이는 명왕성이 우리 태양에서 2배 이상 먼 거리입니다. 그 거리에서 목성 크기의 행성이 핵 강착에 의해 형성되는 데는 아주 오랜 시간이 걸릴 것입니다. 이것은 연구자들로 하여금 디스크 불안정성이 이 행성이 그렇게 먼 거리에서 형성될 수 있게 했다는 결론을 내리게 합니다. 그리고, 그것은 널리 받아들여진 핵심 강착 모델에 의한 행성 형성의 기대와 현저한 대조를 이룹니다.

 

새로운 분석은 두 개의 허블 장비인 Space Telescope Imaging Spectrograph와 Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph의 데이터를 결합한 것입니다. 이 데이터는 하와이 마우나 케아(Mauna Kea) 정상에 위치한 일본의 8.2미터 스바루 망원경에서 SCExAO라는 최첨단 행성 이미징 장비의 데이터와 비교되었습니다. 우주 및 지상 기반 망원경의 풍부한 데이터는 매우 중요한 것으로 판명되었습니다. 어린 행성과 행성과 관련이 없는 복잡한 디스크 형상을 구별하는 것은 매우 어렵기 때문입니다.

 

Currie는 "이 시스템을 해석하는 것은 매우 어렵습니다. "이것이 우리가 이 프로젝트에 Hubble이 필요한 이유 중 하나입니다. 디스크와 행성에서 빛을 더 잘 분리할 수 있는 깨끗한 이미지입니다."

자연 자체도 도움의 손길을 제공했습니다. Aurigae 별 AB 주위를 소용돌이 치는 먼지와 가스의 광대한 원반은 지구에서 볼 때 거의 정면으로 기울어져 있습니다.

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스바루 망원경으로 촬영한 Aurigae 별의 이미지는 원반의 나선팔과 새로 발견된 원시행성 AB Aur b를 보여줍니다. 밝은 중앙의 별은 가려져 있으며 그 위치는 별표(☆)로 표시됩니다. 태양계에서 해왕성 궤도의 크기는 규모를 제공하기 위해 표시됩니다. 크레딧: T. Currie/스바루 망원경

Currie는 허블의 수명이 연구자들이 원시행성의 궤도를 측정하는 데 특별한 역할을 했다고 강조했습니다. 그는 원래 AB Aurigae b가 행성인지에 대해 매우 회의적이었습니다. Subaru의 이미징과 결합된 Hubble의 기록 데이터는 그의 마음을 바꾸는 전환점이 되었습니다.

 

Currie는 "1년 또는 2년 정도에 이 움직임을 감지할 수 없었습니다."라고 말했습니다. "허블은 스바루 데이터와 결합된 13년의 시간 기준선을 제공했는데, 이는 궤도 운동을 감지할 수 있기에 충분했습니다."

"이 결과는 지상 및 우주 관측을 활용하며 우리는 허블 기록 관측으로 시간을 거슬러 올라갈 수 있습니다."라고 하와이 투손에 있는 애리조나 대학의 올리비에 가용(Olivier Guyon)이 덧붙였습니다. "AB Aurigae b는 이제 여러 파장에서 조사되었으며 일관된 그림이 나타났습니다. 매우 견고한 그림입니다."

 

이 팀의 결과는 Nature Astronomy 4월 4일자에 게재되었습니다 .

"이 새로운 발견은 일부 가스 거대 행성이 디스크 불안정성 메커니즘에 의해 형성될 수 있다는 강력한 증거"라고 워싱턴 DC에 있는 카네기 과학 연구소의 Alan Boss가 강조했습니다. "결국, 중력이 중요합니다. 별 형성 과정의 잔여물이 중력에 의해 함께 당겨져 어떤 식으로든 행성을 형성하게 될 것이기 때문입니다."

목성과 같은 행성의 형성 초기를 이해하는 것은 천문학자들에게 우리 태양계의 역사에 대한 더 많은 맥락을 제공합니다. 이 발견은 NASA의 James Webb 우주 망원경을 포함하여 AB Aurigae와 같은 원시 행성 디스크의 화학적 구성에 대한 미래 연구의 길을 열어줍니다.