천체물리학자들은 인근 별 74개를 둘러싸고 있는 외계행성대의 이미지를 포착해 획기적인 발전을 이루었습니다. ALMA 및 SMA 망원경을 사용하여 그들은 이 벨트에서 밀리미터 크기의 자갈을 식별하여 구조와 진화에 대한 전례 없는 시각을 제공했습니다. 이번 발견은 외혜성과 그 벨트가 행성계 형성에 중요한 역할을 하고 숨겨진 행성에 대한 단서를 제공한다는 것을 시사합니다.

과학자들은 74개의 별 주위의 외계 행성 벨트를 이미지화했으며 행성 형성을 나타내는 작은 자갈을 발견했습니다. 연구에 따르면 벨트 구조는 매우 다양하며 숨겨진 행성이 형성되고 있음을 암시합니다. 이미지 출처: 더블린 트리니티 칼리지 Luca Matera 교수.

더블린 트리니티 칼리지(Trinity College Dublin)의 천체물리학자들은 인근 별을 둘러싸고 있는 외계행성대와 그 안의 작은 자갈에 대한 최초의 대규모 이미지를 포착했습니다. 이 고해상도 이미지는 인근 별 74개를 공전하는 밀리미터 크기의 자갈에서 나오는 빛을 보여줍니다. 연구에 포함된 별들은 아직 형성되고 있는 젊은 시스템부터 우리 태양계와 유사한 보다 성숙한 시스템까지 광범위한 연령대를 나타냅니다.

REASONS(REsolved ALMA 및 SMA Observations of Nearby Stars)라고 불리는 이 연구는 외부 행성대를 이해하는 데 있어 획기적인 발전입니다. 자세한 이미지와 분석은 이러한 자갈과 이들이 형성된 외계 행성의 위치를 ​​이해하는 데 중요한 정보를 제공하며, 이는 일반적으로 수십에서 수백 천문 단위(AU) 거리에서 모항성을 공전한다는 사실을 보여줍니다. 여기서 1AU는 지구와 태양 사이의 거리입니다.

이번 연구에서 촬영된 30개의 외부 행성 벨트는 이러한 행성 벨트의 극단적인 변화를 보여줍니다. 출처: 더블린 트리니티 칼리지 Luca Matera 교수.

이 지역은 너무 추워서(섭씨 -250~-150도), 외행성에서는 물을 포함한 대부분의 화합물이 얼어 얼음으로 변합니다. 그래서 천체물리학자들이 관찰하고 있는 것은 행성계의 얼음집의 위치입니다. REASONS는 74개 외계 행성계의 대규모 샘플에 대해 이러한 얼음 벨트의 구조를 공개하는 최초의 프로그램입니다.

ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)는 칠레 북부 아타카마 사막에 있는 66개의 전파 망원경 배열이고, SMA(Submillimeter Array)는 하와이에 있는 유사한 8개 요소 배열입니다. 둘 다 밀리미터 및 서브밀리미터 파장의 전자기 복사를 관찰합니다. 이 연구는 두 파장을 모두 사용하여 이전보다 외계 행성 인구에 대한 더 많은 정보를 제공하는 이미지를 만들었습니다.

이번 연구에서는 74개의 외계 행성 벨트가 모두 촬영되었습니다. 출처: 더블린 트리니티 칼리지 Luca Matera 교수

"외계 행성은 최소 1km 크기의 암석과 얼음 덩어리로, 이 별대에서 서로 충돌하여 ALMA 및 SMA 망원경 배열로 관찰한 자갈을 만듭니다."라고 트리니티 칼리지 물리학과 부교수이자 연구 논문의 수석 저자인 Luca Matrà가 말했습니다. "우리 태양계를 포함한 행성계의 최소 20%에는 외행성 벨트가 있습니다. 연구 논문은 국제적으로 권위 있는 저널인 Astronomy and Asphysics에 최근 게재되었습니다."

이번 연구의 공동저자이자 엑시터 대학교 왕립학회 연구원인 세바스티안 마리노 박사는 이렇게 덧붙였습니다. "이 이미지는 벨트 구조의 놀라운 다양성을 보여줍니다. 일부는 좁은 고리로, 우리 태양계의 에지워스-카이퍼 벨트와 같은 '벨트' 그림의 전형적인 모습입니다. 그러나 더 많은 경우는 폭이 넓어 고리보다는 '원반'으로 더 잘 설명될 수 있습니다."

일부 시스템에는 여러 개의 고리/디스크가 있으며 그 중 일부는 편심되어 있습니다. 이는 중력이 이러한 시스템의 자갈 분포에 영향을 미치는 아직 감지되지 않은 행성이 존재한다는 증거입니다.

Matrà 교수는 다음과 같이 설명합니다. "REASONS와 같은 대규모 연구의 힘은 인구 전체의 특성과 추세를 밝혀내는 것입니다. 예를 들어, 이는 더 큰 외계 행성이 함께 충돌함에 따라 오래된 행성계의 자갈 수가 감소한다는 것을 확인하지만 벨트가 중심 별에 더 가까울수록 자갈의 감소가 더 빠르다는 것을 처음으로 보여줍니다. 이 연구는 또한 벨트의 수직 두께를 통해 간접적으로 이 벨트에 길이가 140㎞에 달만한 크기다."

하버드 대학교 천체물리학 센터의 수석 천체물리학자인 David Wilner 박사는 다음과 같이 강조했습니다. "이 작업에 사용된 ALMA 및 SMA와 같은 배열은 우주와 그 작동에 대한 믿을 수 없을 정도로 새로운 통찰력을 계속해서 제공하는 특별한 도구입니다. REASONS 조사는 대규모 그룹의 노력이 필요하며 놀라운 유산 가치를 갖고 있어 향후 연구를 위한 여러 가지 잠재적인 방법을 제공합니다. 예를 들어 REASONS 데이터 세트의 벨트 및 행성계 속성은 탄생을 연구하는 데 도움이 될 것입니다. 이 벨트의 진화, JWST에서 차세대 초거대 망원경 및 ALMA의 다가오는 ARKS 대규모 프로그램에 이르는 파장 범위의 후속 관측으로 인해 이 벨트의 세부 사항이 더욱 확대될 것입니다."

/ScitechDaily에서 편집됨