제임스 웹 우주 망원경, 외계 행성 주변의 달 형성 디스크 첫 직접 측정

NASA의 제임스 웹 우주 망원경이 잠재적인 달 형성 디스크의 화학적 및 물리적 특성을 최초로 직접 측정했다.

이 디스크는 CT Cha b라는 외계 행성을 둘러싸고 있으며, 지구에서 625광년 떨어져 있다.

현재로서는 웹 데이터에서 달은 발견되지 않았지만, 이 디스크는 달을 만드는 건설 현장일 가능성이 있다.

오늘 발표된 연구 결과는 《천체 물리학 저널 레터스》에 실렸다.

CT Cha b가 공전하는 젊은 별은 고작 200만 년밖에 되지 않았으며, 여전히 주변 물질을 축적하고 있다.

하지만 웹이 발견한 이 행성 주위의 디스크는 중심 별 주위의 큰 축적 디스크와는 다른 개체다.

두 객체는 460억 마일 정도 떨어져 있다.

행성과 달의 형상을 관찰하는 것은 우리 은하의 행성 시스템 진화를 이해하는 데 매우 중요하다.

달은 행성보다 더 많이 존재할 가능성이 높으며, 일부는 우리가 아는 생명의 서식지가 될 수 있다.

하지만 우리는 이제 막 그들이 형성되는 과정을 목격할 수 있는 시대에 접어들고 있다.

이 발견은 행성과 달 형성에 대한 더 나은 이해를 촉진한다고 연구자들은 말한다.

웹의 데이터는 40억 년 전 우리 태양계의 탄생과 비교하는 데 귀중한 자료가 된다.

카네기 과학 연구소의 시에라 그랜트는 “우리는 동반자 주변의 디스크에 대한 증거를 보고 있으며, 처음으로 화학을 연구할 수 있습니다.

우리는 단순히 달 형성을 목격하는 것뿐만 아니라, 이 행성이 형성되는 과정을 목격하고 있습니다.”라고 말했다.

스위스 취리히 대학교의 가브리엘 쿠뇨는 “우리는 행성과 달을 만들기 위해 어떤 물질이 축적되고 있는지를 보고 있습니다.”라고 덧붙였다.

별빛 해석

CT Cha b의 적외선 관측은 웹의 MIRI(중간 적외선 기구)를 사용하여 중간 해상도 스펙트로그라프를 통해 이루어졌다.

웹의 아카이브 데이터에 대한 초기 조사에서 디스크 내의 분자 징후가 발견되었고, 이는 데이터에 대해 보다 깊이 있는 분석을 자극했다.

행성의 희미한 신호는 호스트 별의 눈부신 빛에 묻혀 있었기 때문에, 연구자들은 고대비 방법을 사용하여 별의 빛을 행성의 빛과 분리해야 했다.

그랜트는 “우리는 행성의 위치에서 분자를 발견했고, 그 안에 어딘가에 가치가 있는 물질이 있다는 것을 알았습니다.

우리는 문제의 본질을 파악하기 위해 1년 동안 데이터를 다루는 데 많은 인내가 필요했습니다.”라고 말했다.

결국, 연구팀은 행성의 디스크 내에서 아세틸렌(C2H2)과 벤젠(C6H6)을 포함한 7가지 탄소 기반 분자를 발견했다.

이 탄소가 풍부한 화학 성분은 호스트 별 주변의 디스크에서 발견된 수분이 없다는 점과 대조적이다.

두 개의 디스크 사이의 차이는 단 200만 년 만에 그들의 화학적 진화가 얼마나 빠른지를 보여준다.

달의 기원

행성 주변의 디스크는 목성의 4대 주요 달의 출생지로 오랫동안 가설로 제시되어 왔다.

이 갈릴레오 위성들은 수십억 년 전 그러한 평평한 디스크에서 응축되었음이 분명하다.

갈릴레오 위성 두 개인 가니메데와 칼리스토는 50%의 물 얼음을 포함하고 있지만, 암석 코어를 가지고 있을 것으로 예상된다.

이들은 아마도 탄소나 실리콘일 것이다.

쿠뇨는 “우리는 태양계에서 달이 어떻게 형성되는지를 더 배우고 싶습니다.

이를 위해 우리는 여전히 건설 중인 다른 시스템을 살펴봐야 합니다.

우리는 이 모든 것이 어떻게 작동하는지 이해하려고 노력하고 있습니다.”라고 말했다.

“이 달들은 어떻게 형성되나요?

그들의 재료는 무엇인가요? 어떤 물리적 과정이 작용하고 있으며, 시간이 얼마나 걸리는가요?

웹을 통해 우리는 달 형성의 드라마를 목격하고 이러한 질문을 관찰적으로 탐구할 수 있습니다.”라고 덧붙였다.

앞으로 1년 동안 이 팀은 웹을 사용하여 유사한 객체에 대한 포괄적인 조사를 수행할 계획이다.

이를 통해 젊은 행성 주위의 디스크에서 물리적 및 화학적 특성의 다양성을 더 잘 이해할 수 있을 것이다.

제임스 웹 우주 망원경은 세계 최고의 우주 과학 관측 기구로, 태양계 내의 신비를 해결하고, 다른 별 주위의 먼 세계를 탐색하며 우주와 그 안에서 우리의 위치의 구조와 기원을 조사하고 있다.

웹 미션은 NASA가 주도하며, 유럽 우주국(ESA)과 캐나다 우주국(CSA)과의 협력으로 진행된다.

이미지 출처：science