[과학 이야기] 가스 폭포 별, 주변 원반서 행성으로

지구나 화성, 목성 등과 같은 행성들은 젊은 별 주변의 가스와 먼지로 원시행성 원반에서 만들어지는데, 이 원반의 흐름이 끊기는 틈(gap)으로 가스가 폭포수처럼 떨어지며 행성이 만들어지는 것이 처음으로 포착됐다.

국립전파천문대(NRAO)에 따르면 미시간대학 리처드 티그 박사와 카네기과학연구소 배재한 박사가 참여한 연구팀은 궁수자리 방향으로 지구에서 약 330광년 떨어진 곳에 있는 항성 HD 163296의 원시행성 원반 내 가스 흐름을 관측한 결과를 과학저널 '네이처(Nature)' 최신호에 발표했다.

연구팀은 칠레 북부 아타카마 사막에 설치된 전파망원경 배열인 '아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터집합체(ALMA)'의 고해상도 관측 자료를 활용해 이런 결과를 얻어냈다.

티그 박사는 지난해 앞선 연구에서 원시행성 원반의 가스 흐름을 분석하는 새로운 방식으로 HD 1632963 원반에서 3개의 행성이 만들어지고 있다는 연구결과를 발표했다.

원시행성 원반 질량의 99%를 차지하는 가스 중에서 가장 밝은 일산화탄소(CO)가 독특한 밀리미터파를 방출하는데, 원반 내에서 이 가스 흐름의 속도를 측정해 국부적으로 장애가 생기는 곳에서 행성이 형성 중인 것을 파악한 것이다.

당시 연구에서는 가스 흐름을 한 방향으로만 파악한 것과 달리 이번 연구에서는 ALMA가 포착한 자세한 자료를 토대로 별 주변 회전하는 가스가 별로 다가서는지 아니면 반대로 멀어지는지, 그리고 원반 내에서 상승 또는 하강하는지 등을 처음으로 들여다볼 수 있었다.

그 결과, 원반 내 3곳에서 가스가 상층부에서 중간 부분으로 하강하는 것이 확인됐다.

원시행성 원반 표면의 가스가 이른바 '중간면(midplane)'으로 하강할 것이라는 점은 1990년대 말부터 이론으로 정립돼 있었으나 실제 관측된 것은 이번이 처음이다.

연구팀은 별을 도는 행성이 가스와 먼지를 밀어내 틈을 만들고 이 틈의 상층부에 있던 가스가 붕괴하면서 폭포수처럼 떨어져 원반 내 가스 흐름을 만들어냈을 가능성이 가장 높은 것으로 설명했다.