천문학자들은 1300광년 떨어진 아기별 주위에서 행성이 탄생하는 것을 방금 목격했습니다.

이것은 천문학자들이 행성 형성 초기 단계의 증거를 관측한 아기별 HOPS-315입니다. 이 이미지는 ESO가 협력하는 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 전파망원경(ALMA)으로 촬영되었습니다. 제임스 웹 우주 망원경(JWST)의 데이터와 함께 이러한 관측 결과는 뜨거운 광물이 응고되기 시작하는 것을 보여줍니다. 주황색은 나비 모양의 항성풍을 타고 별에서 멀어져 가는 일산화탄소의 분포를 보여줍니다. 파란색은 역시 별에서 멀어져 가는 일산화규소의 좁은 제트를 보여줍니다. 이러한 기체 항성풍과 제트는 HOPS-315와 같은 아기별 주변에서 흔히 볼 수 있습니다. 출처: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/M. McClure 외

국제 연구진이 태양 너머 별 주위에서 행성이 형성되기 시작한 순간을 최초로 밝혀냈습니다. 유럽 남방 천문대(ESO)가 협력하는 ALMA 망원경과 제임스 웹 우주 망원경을 이용하여 행성 형성 물질의 첫 번째 입자, 즉 막 굳기 시작하는 뜨거운 광물의 생성 과정을 관측했습니다. 이번 발견은 행성계가 이렇게 초기 형성 단계에서 확인된 최초의 사례이며, 우리 태양계의 과거를 들여다볼 수 있는 창을 열어줍니다.

네덜란드 라이덴 대학의 멜리사 맥클루어 교수이자, Nature에 7월 16일에 게재된 새로운 연구의 주저자인 그녀는 "우리 태양이 아닌 다른 별 주위에서 행성 형성이 시작되는 가장 초기의 순간을 처음으로 확인했습니다."라고 말했습니다.

미국 퍼듀 대학의 메렐 반트 호프 교수이자 공동 저자인 그는 이번 연구 결과를 "아기 태양계의 사진"에 비유하며, "우리 태양계가 막 형성되기 시작했을 때의 모습과 비슷한 시스템을 보고 있다"고 말했습니다.

이 신생 행성계는 우리로부터 약 1,300광년 떨어져 있으며, 갓 태어난 태양과 유사한 '원시' 또는 아기 별인 HOPS-315 주위에서 형성되고 있습니다. 천문학자들은 이러한 아기 별 주위에서 종종 '원시 행성계 원반'이라고 불리는 가스와 먼지 원반을 발견하는데, 이는 새로운 행성의 탄생지입니다. 천문학자들은 이전에도 목성과 유사한 거대하고 갓 태어난 행성을 포함하는 어린 원반을 관찰한 적이 있지만, 맥클루어는 "행성의 첫 번째 고체 부분, 즉 '미행성체'는 훨씬 더 먼 과거, 더 초기 단계에서 형성되어야 한다는 것을 항상 알고 있었습니다."라고 말합니다.

우리 태양계에서 지구의 현재 위치 근처에서 태양 주위로 응축된 최초의 고체 물질은 고대 운석에 갇혀 발견됩니다. 천문학자들은 이 원시 암석의 연대를 측정하여 태양계 형성의 시작점을 알아냅니다. 이러한 운석은 일산화규소(SiO)를 함유한 결정질 광물로 가득 차 있으며, 어린 행성 원반에 존재하는 매우 높은 온도에서 응축될 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 이 새롭게 응축된 고체들은 서로 결합하여 크기와 질량을 모두 얻으면서 행성 형성의 씨앗을 뿌립니다. 태양계에서 지구나 목성의 핵과 같은 행성으로 성장한 최초의 킬로미터 크기의 미행성체들은 이러한 결정질 광물들이 응축된 직후에 형성되었습니다.

천문학자들은 이번 새로운 발견을 통해 HOPS-315 주변 원반에서 이 뜨거운 광물들이 응축되기 시작했다는 증거를 발견했습니다. 연구 결과에 따르면 SiO는 이 아기별 주변에서 기체 상태로 존재할 뿐만 아니라, 결정질 광물 내부에도 존재하여 이제 막 응고되기 시작했음을 시사합니다. 미국 미시간 대학교의 공동 저자이자 교수인 에드윈 버긴은 "이러한 과정은 원시행성 원반이나 태양계 외부의 어떤 곳에서도 관찰된 적이 없습니다."라고 말했습니다.

이 광물들은 미국, 유럽, 캐나다 우주국이 공동으로 추진하는 제임스 웹 우주 망원경을 통해 처음 확인되었습니다. 연구팀은 신호의 정확한 위치를 파악하기 위해 유럽 남극 대륙 관측소(ESO)와 국제 협력 기관들이 칠레 아타카마 사막에서 공동 운영하는 ALMA(아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열)를 이용하여 이 시스템을 관측했습니다.

연구팀은 이 데이터를 바탕으로 화학 신호가 별 주위 원반의 작은 영역, 즉 태양 주위 소행성대 궤도와 동일한 영역에서 발생한다는 것을 확인했습니다. 라이덴 대학교 박사후 연구원이자 공동 저자인 로건 프랜시스는 "우리는 태양계 외계에서도 태양계 소행성에서 관찰되는 것과 같은 위치에서 이러한 광물을 관찰하고 있습니다."라고 말했습니다.

이러한 이유로 HOPS-315의 원반은 우리 우주의 역사를 연구하는 데 훌륭한 유추 자료를 제공합니다. 반트 호프가 말했듯이, "이 항성계는 우리 태양계에서 일어났던 과정들을 실제로 탐구하는 데 있어 우리가 아는 가장 훌륭한 항성계 중 하나입니다." 또한, 은하계 전역에서 새롭게 탄생하는 태양계를 대신하여 초기 행성 형성을 연구할 수 있는 새로운 기회를 제공합니다.

연구에 참여하지 않은 ESO 천문학자이자 유럽 ALMA 프로그램 관리자인 엘리자베스 험프리스는 이렇게 말했습니다. "행성 형성의 매우 초기 단계를 보여주는 이 연구에 정말 감명을 받았습니다. HOPS-315를 활용하여 우리 태양계 형성 과정을 이해할 수 있음을 시사합니다. 이 결과는 원시행성 원반 탐사에 있어 JWST와 ALMA의 결합된 강점을 잘 보여줍니다."

이 팀은 MK McClure(네덜란드 라이덴 대학교 라이덴 천문대[라이덴]), M. van 't Hoff(미국 미시간 대학교 천문학과[미시간] 및 퍼듀 대학교 물리천문학과, 인디애나, 미국), L. Francis(라이덴), Edwin Bergin(미시간), WRM Rocha(라이덴), JA Sturm(라이덴), D. Harsono(대만 국립 청화 대학교 물리학과 천문학 연구소), EF van Dishoeck(라이덴), JH Black(스웨덴 온살라 우주 천문대 우주, 지구 및 환경학과, 찰머스 공과대학교), JA Noble(프랑스 엑스 마르세유 대학교 CNRS 이오닉 및 분자 상호작용 물리학), D. Qasim(미국 텍사스 사우스웨스트 연구소), E. Dartois(Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay, CNRS, Université Paris-Saclay, France.)

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250720084807.htm