강력한 자외선 속에서도 행성 형성의 가능성: JWST가 밝혀낸 행성 탄생의 비밀

극단적 환경에서의 행성 요람 연구

펜실베이니아 주립대학교 천문학자들이 이끄는 국제 연구팀의 새로운 연구에 따르면, 행성 형성의 근본적인 구성 요소는 극심한 자외선(UV) 복사가 있는 환경에서도 존재할 수 있습니다. 이 연구는 NASA의 제임스 웹 우주망원경(JWST)의 독보적인 성능과 정교한 열화학 모델링을 활용하여 우리 은하에서 가장 극심한 환경 중 하나에 있는 원시 행성 원반을 조사했습니다. 원시 행성 원반은 새로운 별을 둘러싼 먼지와 가스로, 궁극적으로 행성과 다른 천체들을 탄생시킬 수 있습니다.

 

 

 

원시 행성 원반과 자외선 복사의 영향

이 연구는 5월 20일 The Astrophysical Journal에 게재되었습니다. 연구의 주 저자인 펜실베이니아 주립대학교 에벌리 과학대학의 천문학 및 천체물리학 박사후 연구원인 바이론 포르틸라-레벨로(Bayron Portilla-Revelo)는 "천문학자들은 오랫동안 젊은 별을 둘러싼 가스와 먼지의 소용돌이치는 원반에서 행성이 어떻게 형성되는지 이해하려고 노력해 왔습니다"라고 설명했습니다. 그는 또한 "이러한 구조, 즉 원시 행성 원반은 45억 년 전 우리 태양계가 형성된 것처럼 외계 행성계의 탄생지입니다"라고 덧붙였습니다.

원시 행성 원반은 종종 상당한 양의 자외선 복사를 방출하는 거대한 별들 근처에서 형성되며, 이는 원반을 파괴하고 행성을 형성하는 능력을 손상시킬 수 있습니다. 인근의 별 형성 지역을 연구하여 상당한 진전이 있었지만, 이러한 지역에는 더 거대하고 일반적인 항성 탄생지에서 볼 수 있는 강렬한 자외선 복사가 부족했습니다. 자외선 복사는 가시광선보다 더 많은 에너지를 가진 비가시광선을 의미합니다. 지구에서는 이는 가벼운 햇볕부터 피부암에 이르는 세포 손상을 일으킬 수 있습니다. 우주에서는 행성의 대기 필터가 없기 때문에 자외선 복사가 훨씬 더 강렬합니다.

 

 

바닷가재 성운 속 XUE 1 연구

이 연구의 초점은 태양에서 약 5,500광년 떨어진 바닷가재 성운(NGC 6357이라고도 함) 내에 위치한 XUE 1이라고 알려진 젊은 태양 질량 별이었습니다. 이 지역은 우리 은하에서 가장 거대한 별 두 개를 포함하여 20개 이상의 거대한 별을 품고 있는 것으로 유명하며, 이들은 극심한 자외선 방출원입니다. 연구팀은 같은 지역에서 강렬한 자외선 복사에 노출된 원시 행성 원반을 가진 12개의 저질량 젊은 별들을 관찰했습니다. 이 연구는 극심한 자외선 환경에서도 행성 형성의 가능성이 있음을 시사하며, 이는 행성 형성 이론에 중요한 통찰력을 제공합니다.

 

 

 

극단적 환경에서의 행성 요람 연구

펜실베이니아 주립대학교 천문학자들이 이끄는 국제 연구팀의 새로운 연구에 따르면, 행성 형성의 근본적인 구성 요소는 극심한 자외선(UV) 복사가 있는 환경에서도 존재할 수 있습니다. 이 연구는 NASA의 **제임스 웹 우주망원경(JWST)**의 독보적인 성능과 정교한 열화학 모델링을 활용하여 우리 은하에서 가장 극심한 환경 중 하나에 있는 원시 행성 원반을 조사했습니다. 원시 행성 원반은 새로운 별을 둘러싼 먼지와 가스로, 궁극적으로 행성과 다른 천체들을 탄생시킬 수 있습니다.

 

 

 

원시 행성 원반과 자외선 복사의 영향

이 연구는 5월 20일 The Astrophysical Journal에 게재되었습니다. 연구의 주 저자인 펜실베이니아 주립대학교 에벌리 과학대학의 천문학 및 천체물리학 박사후 연구원인 바이론 포르틸라-레벨로(Bayron Portilla-Revelo)는 "천문학자들은 오랫동안 젊은 별을 둘러싼 가스와 먼지의 소용돌이치는 원반에서 행성이 어떻게 형성되는지 이해하려고 노력해 왔습니다"라고 설명했습니다. 그는 또한 "이러한 구조, 즉 원시 행성 원반은 45억 년 전 우리 태양계가 형성된 것처럼 외계 행성계의 탄생지입니다"라고 덧붙였습니다.

원시 행성 원반은 종종 상당한 양의 자외선 복사를 방출하는 거대한 별들 근처에서 형성되며, 이는 원반을 파괴하고 행성을 형성하는 능력을 손상시킬 수 있습니다. 인근의 별 형성 지역을 연구하여 상당한 진전이 있었지만, 이러한 지역에는 더 거대하고 일반적인 항성 탄생지에서 볼 수 있는 강렬한 자외선 복사가 부족했습니다. 자외선 복사는 가시광선보다 더 많은 에너지를 가진 비가시광선을 의미합니다. 지구에서는 이는 가벼운 햇볕부터 피부암에 이르는 세포 손상을 일으킬 수 있습니다. 우주에서는 행성의 대기 필터가 없기 때문에 자외선 복사가 훨씬 더 강렬합니다.

 

 

바닷가재 성운 속 XUE 1 연구를 통한 행성 형성 가능성 확인

JWST 관측과 정교한 천체화학 모델을 결합하여 연구진은 궁극적으로 암석형 행성을 형성할 XUE 1 주변 원시 행성 원반에 있는 미세한 먼지 알갱이의 구성을 확인했습니다. 그들은 이 원반에 수성(Mercury) 질량과 비슷한 크기의 행성 10개를 형성할 수 있는 충분한 고체 물질이 포함되어 있음을 발견했습니다. 연구진은 또한 원반 내에서 이전에 발견된 다양한 분자들, 즉 수증기, 일산화탄소, 이산화탄소, 시안화수소, 아세틸렌의 공간적 분포를 파악했습니다.

펜실베이니아 주립대학교 천문학 및 천체물리학과의 연구 교수이자 이 연구의 공동 저자인 콘스탄틴 게트만(Konstantin Getman)은 "이러한 분자들은 새롭게 형성되는 행성의 대기 형성에 기여할 것으로 예상됩니다"라고 말했습니다. 그는 "이러한 먼지와 가스 저장소의 감지는 극심한 자외선 복사 환경에서도 행성 형성의 근본적인 구성 요소가 존재할 수 있음을 시사합니다"라고 덧붙였습니다.

 

 

 

자외선에 의한 원시 행성 원반의 압축과 행성계의 보편성

더 나아가, JWST가 감지한 빛에서 자외선 복사 추적자 역할을 하는 특정 분자들이 없는 것을 바탕으로 연구팀은 원시 행성 원반이 압축되어 있고 바깥쪽에는 가스가 없다고 추론했습니다. 이 원반은 모성으로부터 약 10 천문단위 (지구와 태양 사이의 평균 거리를 기준으로 한 측정 단위)까지만 확장되어 있으며, 이는 대략 태양에서 토성까지의 거리에 해당합니다. 연구팀에 따르면 이러한 압축성은 외부 자외선 복사가 원반의 바깥쪽 영역을 침식시킨 결과일 가능성이 높습니다.

펜실베이니아 주립대학교의 저명한 선임 학자이자 천문학 및 천체물리학 및 통계학 교수인 에릭 파이겔슨(Eric Feigelson)은 "이러한 발견은 행성 형성 원반이 강한 외부 복사에 노출되더라도 별 주위에 행성이 형성된다는 생각을 뒷받침합니다"라고 말했습니다. 그는 "이는 천문학자들이 다른 별들 주변에서 행성계가 매우 흔하다는 것을 발견하는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다"라고 덧붙였습니다.

 

 

NASA 제임스 웹 우주망원경의 혁신적 기여와 행성 형성의 이해 증진

최근 발표된 XUE 1 연구는 외부 방사선이 원시 행성계 원반에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 진전을 이루었습니다. 연구진은 이번 연구가 다양한 우주 환경에서 행성 형성에 대한 포괄적인 그림을 구축하기 위한 미래 우주 및 지상 망원경 관측 캠페인의 토대를 마련했다고 밝혔습니다. Portilla-Revelo에 따르면, 이 연구는 행성 형성의 복잡성을 탐사하는 NASA 제임스 웹 우주망원경의 혁신적인 역량을 강조하며, 강력한 환경적 도전에 맞선 원시 행성계 원반의 회복력을 보여줍니다.