두 물체가 부딪힌 후 생긴 잔해 구름

우주는 난폭한 장소가 될 수 있습니다. 물체가 서로 충돌하여 파괴되거나 더 큰 천체가 형성됩니다. 과학자들은 천문학적 탐정 역할을 하며 이러한 충돌에서 남겨진 증거를 사용하여 발생한 일을 종합하고 관련된 개체에 대해 배웁니다.

천문학자들은 근처의 별 앞을 지나 빛의 일부를 차단하는 충돌로 인한 별 크기의 거대한 잔해 구름을 관찰할 기회를 가졌습니다. 트랜짓으로 알려진 이 별빛의 일시적인 어두워짐은 종종 우리 태양계 너머의 별 주위에 외계 행성의 존재를 감지하는 데 사용되는 방법입니다. 그러나 이번에는 관측 결과 거대한 소행성이나 작은 행성 크기일 가능성이 있는 두 천체 사이의 충돌 증거가 밝혀졌다고 과학자들은 말했습니다.

 

천문학자 팀은 2015년부터 388광년 떨어진 곳에 위치한 태양과 비슷한 1000만년 된 별인 HD 166191을 일상적으로 관찰하기 시작했습니다. 46억년. 이 나이에 미행성은 종종 별 주위에 형성됩니다. 별이 형성되고 남은 이 궤도를 도는 먼지 덩어리는 우리 태양계가 형성되고 남은 소행성과는 달리 암석체가 됩니다. 다른 별 주변에서 발견되는 미행성체는 물질을 수집하고 크기가 커져 결국 행성으로 변할 수 있습니다.

별 형성에 필요한 가스는 시간이 지남에 따라 미행성 사이에 분산되며 이러한 물체는 점점 더 서로 충돌할 위험이 있습니다.


2020년 초, 연구팀은 HD 166191을 계속 관찰하면 이런 사건을 목격할 수 있을 것이라고 생각했습니다. 천문학자들은 스피처 우주망원경을 사용해 2015년부터 2019년까지 100회 이상 이 별을 관찰했습니다. 

파편은 행성 형성에 대한 단서를 제공합니다
플라넷시멀스는 너무 작아서 망원경으로 볼 수 없지만 서로 충돌하면 먼지 구름이 충분히 커서 관측할 수 있습니다.

관찰 가능한 데이터를 기반으로 연구원들은 초기에 잔해 구름이 너무 길어져 별의 약 3배의 영역을 차지했다고 믿었으며 이는 최소 추정치입니다. 그러나 스피처의 적외선 관측은 전체 잔해 구름이 별 크기의 수백 배에 달하는 지역에 걸쳐있는 동안 별 앞을 지나가는 구름의 작은 부분만을 보았습니다.

그러한 거대한 구름을 만들기 위해 충돌은 주 소행성의 왜소 행성 크기에 가까운 폭 330마일(폭 530km)의 거대한 소행성인 베스타와 크기가 비슷한 두 물체의 결과일 가능성이 높습니다. 우리 태양계의 화성과 목성 사이에서 발견된 띠가 합쳐지고 있습니다.

이 두 천체가 충돌했을 때 파편의 일부를 증발시키기에 충분한 열과 에너지를 생성했습니다. 이 충돌로 인한 파편은 HD 166191 주위를 도는 다른 작은 물체와 충돌하여 스피처가 목격한 먼지 구름에 기여했을 가능성이 있습니다.

애리조나 대학교 스튜어드 천문대(Steward Observatory)의 수석 연구 저자인 케이트 수(Kate Su) 연구 교수는 "젊은 별 주변의 먼지가 많은 잔해 원반을 살펴봄으로써 본질적으로 시간을 거슬러 올라가 우리 자신의 태양계를 형성했을 수 있는 과정을 볼 수 있습니다. 이러한 시스템에서 충돌의 결과에 대해 배우면 다른 별 주위에 암석 행성이 얼마나 자주 형성되는지 더 잘 알 수 있습니다."라고 말했습니다.

충돌 후 최초의 목격자 관찰

2018년 중반에 HD 166191의 밝기가 증가하여 활동을 암시했습니다. 인간의 눈에는 보이지 않는 적외선을 관측한 스피처호는 별 앞으로 이동하면서 잔해 구름을 감지했습니다. 이 관찰은 구름의 크기와 모양은 물론 구름이 얼마나 빨리 진화했는지를 밝혀낸 지상 망원경으로 가시광선으로 촬영한 것과 비교되었습니다. 지상에 설치된 망원경도 약 142일 전에 스피처의 관측에 공백이 있었던 시기에 비슷한 사건을 목격했습니다.

"처음으로 우리는 먼지의 적외선 빛과 구름이 별 앞을 지나갈 때 먼지가 일으키는 흐릿함을 모두 포착했습니다. "라고 전했습니다.

새로운 관측은 지난주 스피처가 젊은 별 주변의 충돌을 관찰하려는 이전 시도는 많은 세부 사항을 밝히지 못했습니다. 

애리조나 대학교 스튜어드 천문대(Steward Observatory)의 천문학 및 행성과학 리전트 교수인 조지 리케(George Rieke) 연구 공저자는 성명에서 "사건을 목격하는 것을 대신할 수 있는 것은 없습니다. 이전에 스피처에서 보고된 모든 사례는 해결되지 않았으며 실제 사건과 잔해 구름이 어떻게 생겼는지에 대한 이론적 가설만 있습니다."라고 말했습니다.

연구자들은 관찰을 계속하면서 잔해 구름이 팽창하고 먼지가 빠르게 흩어짐에 따라 더 투명해지는 것을 관찰했습니다.

구름은 2019년에 더 이상 보이지 않았습니다. 그러나 시스템에는 충돌 전 스피처가 관측한 것과 비교하여 두 배나 많은 먼지가 있었습니다.

연구팀은 다른 적외선 관측소를 사용하여 별을 계속 모니터링하고 최근 출시된 제임스 웹 우주 망원경을 사용하여 이러한 종류의 충돌에 대한 새로운 관측을 예상합니다