지구에서 500광년 떨어져 있는 젊은 별 주위에 있는 우주 먼지·가스로 이루어진 행성 형성 원반에서 수성·금성·지구·화성 같은 암석형 행성의 재료가 되는 철·규산염 성분이 풍부한 고리 3개가 발견됐다.
헝가리 부다페스트 콘콜리천문대와 독일 막스 플랑크 천문학연구소(MPIA) 공동 연구팀은 9일 과학 저널 '천문학과 천체물리학'(Astronomy and Astrophysics)에서 500광년 밖 젊은 별 'HD 144432' 주위 우주 먼지·가스 원반에서 철과 규산염이 풍부한 행성 형성 고리 3개를 발견했다고 밝혔다.
연구팀은 행성 형성 고리 3개 중 2개는 중심별로부터의 거리가 태양에서 화성까지와 비슷한 궤도 안에, 하나는 태양에서 목성만큼 떨어진 궤도에 있고 목성 질량의 행성 2개가 형성 중인 것으로 보인다며 현재 지구 같은 암석형 행성이 형성되던 40억년 전 태양계와 유사한 환경으로 추정된다고 설명했다.
태양계 행성 형성 과정은 천문학계의 오래 연구 과제로 천문학자들은 멀리 떨어져 있는 천체 중 초기 태양계와 유사한 별들을 관측, 45억년 전 어린 태양을 둘러싼 먼지와 가스가 어떻게 행성으로 진화했는지 밝혀내려 노력하고 있다. 연구팀은 이 연구에서 남미 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초대형 망원경 간섭계(VLTI)를 이용해 약 500광년 떨어져 있는 젊은 별 HD144432를 관측했다.
1광년은 약 9조4천600억㎞로 지구-태양 거리(1억5천만㎞)의 약 6천300배에 해당한다.
관측 데이터 분석 결과 별 주위에는 우주 먼지와 가스가 넓은 원반을 이루고 있으며, 원반의 먼지와 가스가 3개의 동심원 고리 형태로 뭉쳐 있는 것으로 나타났다.
공동연구자인 MPIA 로이 반 보켈 박사는 "원반 가장 안쪽 영역의 먼지 분포를 분석해 먼지가 세 개의 동심원 고리로 쌓여 있는 구조를 발견했다"며 "이들 먼지 고리가 있는 영역은 태양계에서 암성형 행성이 있는 지역에 해당한다"고 말했다.
태양계와 비교했을 때 HD144432 주변의 첫 번째 먼지 고리는 수성 궤도 안에 있고 두 번째 고리는 화성 궤도에 가까우며, 세 번째 고리를 목성 궤도에 해당한다.
또 HD 144432에서 목성 거리까지 원반 먼지 성분을 측정한 결과 지구의 지각과 맨틀에 존재하는 다양한 규산염과 다른 광물들, 그리고 지구와 수성의 핵에 존재하는 철로 추정되는 성분이 포함된 것으로 나타났다. 연구팀은 중심별에서 이처럼 가까운 위치에서 암석형 행성이 형성될 수 있는 환경이 발견됐다는 점과 이곳의 우주 먼지 속에 태양계 행성들의 구성 성분이 들어 있다는 점에 주목하고 있다.
연구팀은 지금까지 발견된 외계 행성 형성 원반들은 대부분 중심별에서 토성보다 먼 거리에 있었다며 이 발견이 확인되면 HD 144432는 복잡한 행성 형성 고리계가 중심별에서 가장 가깝고 처음으로 철이 발견된 사례가 된다고 밝혔다.
연구팀은 이들 행성 형성 고리에서 질량이 목성과 비슷한 행성 2개가 형성되고 있을 것으로 추정한다.
반 보켈 박사는 "철분이 풍부하고 탄소가 부족한 HD 144432 주위 먼지 원반은 태양계 조건과도 잘 맞는다"며 "HD 144432 주위 원반이 암성형 행성에 많은 철을 공급했던 초기 태양계와 매우 유사한 것으로 생각된다"고 말했다.
◆ 출처 : Astronomy and Astrophysics, , 'Mid-infrared evidence for iron-rich dust in the multi-ringed inner disk of HD 144432', http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/202347535