아기별 원반에 소용돌 확인…별 탄생의 비밀 풀리나

막 탄생한 아기별 원반에 형성된 소용돌이 형태의 나선팔 구조가 최초로 발견됐다. 원반의 실제 나선팔을 확인함으로써 이곳에서 행성이 어떻게 형성되는가를 밝힐 수 있는 중요한 단서를 얻게 됐다.

한국천문연구원은 권우진 박사(한국천문연구원 선임연구원)가 속한 국제연구팀이 아기별 원반에 형성된 나선팔 구조를 최초로 발견했으며, 해당 논문이 사이언스지 30일자에 게재됐다고 밝혔다.

연구팀은 인류 역사상 최대의 관측기기인 아타카마 밀리미터 서브밀리미터 전파간섭계(이하 ALMA)를 이용해 ‘Elias 2-27’이라는 아기별 원반을 관측한 결과 중심으로부터 약 70AU에 형성된 저밀도 지역과 100~300AU 지역에 대칭적으로 뻗어 있는 나선팔 구조를 발견했다.

ALMA로 관측한 ‘Elias 2-27’의 모습. 왼쪽 사진을 처리한 오른쪽 사진에서 나선팔 모양을 보다 잘 확인할 수 있다.

이는 원반의 실질적인 물리적 성질을 보여주는 밀리미터 전파 관측으로는 최초의 발견이라는 점에서 의미가 크다. 이제까지 가시광선과 같은 짧은 파장의 관측에서 나선팔 구조가 발견된 사례들은 있었지만, 짧은 파장으로는 원반의 깊은 구조까지 들여다 보기 어려웠다. 이번 발견은 아기별 원반의 바깥 영역에서 이루어지는 행성 형성 과정을 연구하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.

별은 차갑고 밀도가 높은 분자구름에서 중력 수축으로 탄생한다. 중력 수축으로 막 탄생한 별을 아기별이라 하는데 아기별들은 가스와 먼지로 이루어진 원반을 가진다. 이 원반의 질량이 충분히 크면 중력 불안정으로 나선팔이 만들어지기도 하며, 이 공간에서 행성이 탄생한다. 먼지 입자들이 뭉쳐 생성된 아기 행성들과 원반의 상호작용에 의해서도 이러한 소용돌이 구조가 만들어진다.

본 연구에 참여한 유일한 한국인 연구자인 권우진 박사는 “한국은 2013년부터 ALMA 사용이 가능하게 되어 이를 통해 구체적인 연구성과를 내고 있다”며 “앞으로는 이번에 발견한 나선팔 구조의 형성 과정을 밝히기 위한 추가 ALMA 관측을 수행할 예정이다”고 전했다.