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2017년 6월 14일 수요일

우주 이야기 666 - 새로 태어나는 별의 생성 메카니즘을 풀다



(The massive protostar is surrounded by a disk of gas and dust. The outflow is launched from the surface of the outer disk. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))

(The massive protostar is located in the center and surrounded by a gas disk (red). A bipolar gas outflow is ejected from the protostar (blue). Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Hirota et al.)


 별은 우주 공간의 성간 가스가 뭉쳐 형성됩니다. 초기에는 낮은 밀도의 가스에서 시작해서 자체 중력에 의해 가스가 뭉치면서 별이 생성되는 것이죠. 이 가스 덩어리가 핵융합 반응에 필요한 중심 압력과 온도를 확보하면 별이 빛나기 시작합니다. 이 과정은 매우 자연스럽고 단순할 것 같지만, 사실 생각보다 복잡하며 풀리지 않은 미스터리가 다수 존재합니다. 


 이 미스터리를 풀기 위해서는 생성 중인 별을 관측하는 것이 가장 중요합니다. 하지만 새로 태어나는 별은 대부분 가스 성운 깊숙한 곳에 있어 관측이 힘든 경우가 대부분입니다. 따라서 광학 망원경보다는 ALMA 같은 강력한 전파 망원경을 이용해서 관측하는 편이 더 수월합니다. 


 일본 국립 천문대의 토모야 히로타(Tomoya Hirota)가 이끄는 연구팀은 ALMA를 이용해서 Orion KL Source라고 불리는 거대한 아기별을 관측했습니다. 이는 유명한 오리온 성운에 있는 아기별로 1400광년 거리에 위치해 있습니다. 연구팀은 여기서 강력한 바람 (outflow)를 관측했습니다. 


 보통 가스가 가운데로 모이면서 중력으로 주변의 가스를 빨아들이면 마치 욕조의 배수구를 열어 놓은 것처럼 소용돌이 모양으로 회전하게 됩니다. 별의 크기가 클수록 이 회전은 매우 빨라져 가스가 뭉치는 것을 방해할 뿐 아니라 새로 태어나는 별의 회전속도를 매우 빠르게 만듭니다. 하지만 이론적인 자전 속도에 비해서 실제 관측되는 별의 자전 속도는 매우 느립니다. 이는 회전 에너지가 어디론가 사라진다는 의미로 해석할 수 있습니다. 


 이번 연구에서는 자전축의 수직으로 분출되는 가스가 빠른 속도로 회전하고 있다는 점 (개념도 참조)이 확인되었습니다. 이 소용돌이 바람에 의해 회전 에너지가 분출된다고 생각하면 별의 자전 속도가 생각보다 느린 이유가 설명될 수 있습니다. 동시에 이로 인해 가스가 더 수월하게 뭉칠 수 있기 때문에 큰 별이 생성될 수 있는 것입니다. 


 이번 관측 결과는 이론적인 자기원심력 디스크 바람 모델 (Magnetocentrifugal disk wind model)을 확인한 것으로 별의 생성을 이해하는 데 큰 도움을 줄 것으로 생각됩니다. 


 흥미로운 것은 이런 회전 제트 (spinning jet)가 생성되는 이유가 새로 태어난 별 주변의 강력한 자기장 때문이라는 것입니다. 사실 자기장 모델은 블랙홀의 제트에서도 볼 수 있는 것으로 우주에서 생각보다 흔하게 발생하는 일로 생각됩니다. 블랙홀의 제트 역시 회전하지 않을까 추측되는데, 회전 에너지보다 직진하는 속도가 워낙 빨라 아마도 측정은 어렵지 않을까 생각해봅니다. 


 아무튼 새로 태어나는 별이 이렇게 회전하는 제트를 분출한다는 사실은 그 자체로 흥미롭습니다. 


 참고 


Tomoya Hirota et al, Disk-driven rotating bipolar outflow in Orion Source I, Nature Astronomy (2017). DOI: 10.1038/s41550-017-0146 





댓글 1개:

  1. 666 축하드립니다.
    뭐 여기 온건 얼마 안됬지만

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