NGC 2547-ID8 별 주변에서 규모가 큰 소행성 충돌 이후의 모습을 그린 개념도. NGC 2547-ID8은 3천5백만년전에 탄생한 우리의 태양과 같은 별이다. 스피츠 망원경은 최근 이 별의 주변에서 강력한 먼지 분출을 포착했다. (사진출처=NASA)
NASA(미항공우주국)의 스피츠 우주 망원경이 지구의 탄생 과정과 매우 비슷한 젊은 별의 먼지구름(dust: 혜성 등이 방출하는 고체 미립자) 방출 장면을 포착했다고 NASA가 28일(현지 시각) 밝혔다. 이 현상은 비교적 규모가 큰 행성 간의 충돌에 의해 발생하며 이런 종류의 충돌을 통해 지구와 같은 새로운 행성이 만들어진다.
과학자들은 NGC 2547-ID8로 불리는 이 별에서 2012년 8월부터 2013년 사이에 갑자기 엄청난 양의 새로운 먼지구름이 발생한 것을 계기로 규칙적으로 추적 관찰해 왔다.
미국 애리조나 대학 대학원에 재학 중이며, 이번 논문의 제1저자인 후안 멩은 "두개의 큰 소행성이 서로 충돌하면서 엄청난 양의 부드러운 모래 크기 알갱이의 먼지구름을 발생시킨 것 으로 분석하고 있다"며 "지금은 먼지구름의 입자들이 더 작은 알갱이로 부서지면서 별에서 서서히 멀어지고 있다”고 설명했다.
소행성간 충돌로 생긴 먼지구름은 이전에도 스피츠 망원경에 포착된 적이 있지만 이번처럼 행성계 충돌 이전 이후 데이터를 동시에 확보한 것은 처음이다. 이는 우리 지구와 같은 암석 행성이 생성되는 격렬한 과정을 엿볼 수 있게 해준다.
암석 행성은 젊은 별 주위의 먼지 물질들로 생성된다. 이 물질들이 응집해 행성들이 만들어지고 이는 다시 서로 충돌을 일으킨다. 서로 간의 충돌로 대부분 파괴되기도 하지만 어떤 것들은 살아남게 되면서 초기 단계의 행성으로 발전한다. 약 1억년이 경과하면 지구형 행성으로 성장한다. 우리의 달은 지구가 생성되던 초기에 화성 크기의 물체와 충돌해 만들어진 것으로 추정되고 있다.
이번 연구에서 스피츠망원경은 열 추적 적외선 장비를 이용해 먼지별인 이 NGC 2547-ID8를 관측했다. NGC 2547-ID8은 탄생한지 3,500만년 정도 된 것으로 추정되며, 남쪽 하늘 돛자리 별자리 쪽으로 1,200만 광년 떨어져 있다.
이전의 관측에서도 이 별 주변의 먼지량이 급격히 변한 사실이 기록돼 있어, 소행성간의 충돌이 계속 진행되고 있음을 보여준다. 천문학자들은 지구와 같은 행성이 만들어지기 위해 꼭 필요한 보다 강력한 충돌을 포착하기 위해 2012년 5월부터 스피츠 망원경을 이용해 이 별을 매일 주기적으로 관찰해 왔다.
NGC 2547-ID8의 극적인 변화는 스피츠 망원경의 관측 지점이 이 별과 다른 곳을 향하고 있을 때 발생했다. 당시 이 별은 우리 태양과 같은 방향에 위치하고 있어 망원경으로 관찰이 불가능했기 때문이다. 천문학자들은 5개월 후 이 별에 대한 관찰을 다시 시작한 직후 스피츠가 제공한 데이터에 깜짝 놀랐다.
천문학자들은 2013년 1월 NGC 2547-ID8에서 거대한 먼지 폭발이 있었음을 보여주는 이 데이타가 NASA의 스피츠 망원경에 포착되자 깜짝 놀랐다. 이 그림에서 수직선은 적외선의 밝기, 수평선은 시간을 나타낸다. (사진출처=NASA)
논문의 공동저자인 아리조나 대학의 케이터 수 연구원은 "거대한 충돌로 생긴 파면들이 목격된 것은 물론 그것이 어떻게 변해 가는지 추적할 수 있었다. 먼지구름이 서로 부딪히면서 스스로 더 잘게 파괴함으로써 별의 중력으로부터 탈출하게 되면 신호도 서서히 약해져 갔다"고 말했다.
그는 "스피츠망원경은 적외선을 이용해 몇 달, 몇 년에 걸쳐 별들을 정기적으로 관찰함으로써 사소한 변화도 감지할 수 있는 최고의 망원경"이라고 강조한다.
매우 두터운 먼지 구름 파편들은 암석 행성이 형성되고 있는 이 별의 주변 지역을 공전하고 있다. 과학자들이 이 태양계를 관찰할 때 구름에서 나오는 적외선 신호는 계속 변하고, 이 변화는 지구에서 관찰되는 구름의 위치와 관계를 맺고 있다. 예를 들면, 길게 늘어진 구름이 지구를 향하고 있어 그 표면이 지구에 많이 노출될 경우 신호는 더욱 강해진다. 반면 구름의 머리나 꼬리가 보이면 약한 적외선빛이 관측된다.
천문학자들은 이 적외선 진동을 연구해 지구와 같은 암석 행성을 생성하는 폭발과 폭발 이후의 상세한 과정에 대한 데이터를 처음으로 얻을 수 있었다.
이번 논문의 공동 저자인 애리조나 대학 조오지 리케는 "암석 행성의 생성 과정을 바로 눈앞에서 목격했다"며 "거의 실시간으로 그 진행과정을 연구할 수 있는 흔치 않은 기회였다"고 말한다.
연구진은 스피츠를 이용해 이 별에 대한 추적 연구를 계속하고 있다. 그들은 증가된 먼지의 양이 얼마나 오래 동안 지속될 것인지 보게 되고, 이는 이런 일들이 이 별은 물론 다른 별 주변에서 얼마나 자주 발생하는지 추산할 수 있게 해 준다. 또한 관측 기간에 다른 폭발들도 목격할 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 28일 과학잡지 사이언스에 실렸다. 스피츠 망원경은 NASA의 제트추진연구소가 관리하고 캘리포니아 공과대학의 스피츠 과학 센터에서 연구를 담당하고 있다.