먼지 원반

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현미경자리 AU 주위에 있는 먼지 원반. 허블 우주 망원경이 찍은 사진이다.

먼지 원반은 먼지와 파편 등으로 이루어진, 항성 주위에 형성되어 있는 고리 모양의 별주위 원반이다. 먼지 원반은 늙은 별 및 젊은 별 주위에서 다 발견되는데, 중성자별 주위에서 먼지 원반이 발견된 사례도 있었다.[1]

이들은 원시 행성계 원반 단계에서 한 걸음 더 진화한 상태이다.[2] 먼지 원반은 미행성들끼리 충돌하고 남은 잔해로 만들어질 수도 있다.[3]

2001년까지 900개 이상의 별 주위에 먼지 원반이 존재하는 것으로 확인되었다. 항성이 발산하는 빛 외에 적외선 영역을 통해 항성 주위에서 추가로 방출되는 복사 에너지를 발견했으며, 여기서 먼지 원반의 존재를 알아냈다.[4]

특정한 경우 먼지 원반이 어머니 항성을 가리는 모습이 관측되기도 한다.

관측 역사[편집]

1984년 IRAS 위성베가 주위 궤도상에 먼지 원반이 있는 것을 발견했다. 원래는 원시행성계원반으로 생각했으나, 원반에 가스 물질이 없기 때문에 먼지 원반일 것으로 본다. 발견 이후 원반을 관측한 결과 원반의 중심이 베가성에서 다소 어긋난 위치에 있었는데, 여기서 행성급 천체가 베가를 돌고 있다고 추측할 수 있다.[5] 포말하우트화가자리 베타에서도 비슷한 원반이 발견되었다.

1998년 게자리 55(행성을 거느리고 있다) 주위에 있는 먼지 원반을 발견했다.[6] 에리다누스자리 엡실론의 원반 구조에서도 행성의 존재를 암시하는, 원반 궤도의 비대칭성이 발견되었다.[7]

기원[편집]

평범한 먼지 원반은 1 ~ 100 마이크로미터 크기의 입자로 이루어져 있다. 어머니 항성에서 나오는 복사 에너지 때문에 원반 물질들은 포인팅-로버트슨 효과에 의해 항성으로 끌려 들어간다. 따라서 원반의 수명은 1천만 년이 되지 않는다. 따라서 항성 주위에 원반이 계속 존재하려면 천체끼리 충돌하는 등의 과정이 수반되어야 한다.[8]

충돌이 일어나려면 천체들 사이에 중력 섭동이 일어나서 상대적으로 큰 충돌 속도를 얻어야 한다. 항성 주위에 형성된 행성계에서 이런 섭동이 생겨날 수 있다. 쌍성의 동반성 또는 가까이 있는 별이 지나치면서 중력 섭동을 일으킬 수도 있다.[8]

먼지 원반의 목록[편집]

태양 외에 먼지 원반을 갖고 있는 별들이 많이 발견되었다. 다음은 먼지 원반이 있는 항성들의 목록이다.

항성 분광형[9] 거리
(광년)
궤도
(천문단위)
에리다누스자리 엡실론[7] K2V 10.5 35–75
고래자리 타우[10] G8V 11.9 35–50
포말하우트[5] A3V 25 133
베가[5][11] A0V 25 86–200
현미경자리 AU[12] M1Ve 33 50–150
HD 69830[13] K0V 41 <1
게자리 55 A[6] G8V 41 27–50
큰곰자리 파이1[14] G1.5Vb 46.5  ?
HD 139664[15] F5IV-V 57 60–109
까마귀자리 에타[16] F2V 59 100–150
HD 53143[15] K1V 60  ?
화가자리 베타[11] A5V 63 25–550
토끼자리 제타[17] A2Vann 70 2–8
HD 92945[18] K1V 72 45–175
HD 107146[19] G2V 88 130
HD 12039[20] G3-5V 137 5
HD 15115[21] F2V 150 315–550
HR 4796 A[22][23] A0V 220 200
HD 141569[23] B9.5e 320 400
HD 113766 A[24] F4V 430 0.35–5.8

먼지 원반의 궤도장반경은 평균 거리로, 직접 관측 및 원반 띠의 온도를 통한 관측 두 방법을 모두 이용하여 구한 것이다. 1AU는 지구와 태양 사이의 평균 거리이다.

같이 보기[편집]

참고 문헌[편집]

  1. Wang, Z.; Chakrabarty, D.; Kaplan, D. L.. 홀로 존재하는 젊은 중성자별 주위에 있는 먼지 원반(A debris disk around an isolated young neutron star). 《네이처》 440 (7085): 772–775. doi:10.1038/nature04669.
  2. "스피처 팀이 먼지 원반 내에서 외계 지구형 행성들이 생성될 가능성이 있다고 말하다(Spitzer Team Says Debris Disk Could Be Forming Infant Terrestrial Planets)", 《NASA》.
  3. "스피처 우주 망원경이 명왕성 크기 천체가 충돌한 후의 잔해를 관측하다(Spitzer Sees Dusty Aftermath of Pluto-Sized Collision)", 《NASA》.
  4. Debris Disk Database. Royal Observatory Edinburgh.
  5. Astronomers discover possible new Solar Systems in formation around the nearby stars Vega and Fomalhaut. Joint Astronomy Centre (1998-04-21).
  6. "University Of Arizona Scientists Are First To Discover Debris Disk Around Star Orbited By Planet", 《ScienceDaily》, 1998년 10월 3일 작성.
  7. Greaves, J. S.; Holland, W. S.; Wyatt, M. C.; Dent, W. R. F.; Robson, E. I.; Coulson, I. M.; Jenness, T.; Moriarty-Schieven, G. H.; Davis, G. R.; Butner, H. M.; Gear, W. K.; Dominik, C.; Walker, H. J.. 에리다누스자리 엡실론 먼지 원반의 구조(Structure in the Epsilon Eridani Debris Disk). 《The Astrophysical Journal》 619: L187 – L190. doi:10.1086/428348.
  8. Kenyon, Scott; Bromley, Benjamin (2007). Stellar Flybys & Planetary Debris Disks. Smithsonian Astrophysical Observatory.
  9. SIMBAD: Query by identifiers. Centre de Données astronomiques de Strasbourg.
  10. Greaves, J. S.; Wyatt, M. C.; Holland, W. S.; Dent, W. R. F.. 고래자리 타우 주변의 먼지 원반: 카이퍼 벨트를 닮았지만 더 거대한 천체(The debris disc around tau Ceti: a massive analogue to the Kuiper Belt). 《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》 351 (3): L54–L58. doi:10.1111/j.1365-2966.2004.07957.x.
  11. Backman, D. E.. 화가자리 베타와 베가성 주변의 먼지(Dust in beta PIC / VEGA Main Sequence Systems). 《Bulletin of the American Astronomical Society》 28: 1056.
  12. Robert, Sanders, "Dust around nearby star like powder snow", 《UC Berkeley News》.
  13. Lisse, C. M.; Beichman, C. A.; Bryden, G.; Wyatt, M. C.. HD 69830 주위 먼지 원반 내 먼지의 근원에 대하여(On the Nature of the Dust in the Debris Disk around HD 69830). 《The Astrophysical Journal》 658 (1): 584–592. doi:10.1086/511001.
  14. Beichman, C. A., Tanner, A.; Bryden, G.; Stapelfeldt, K. R.; Werner, M. W.; Rieke, G. H.; Trilling, D. E.; Lawler, S.; Gautier, T. N.. IRS Spectra of Solar-Type Stars: A Search for Asteroid Belt Analogs. 《The Astrophysical Journal》 639: 1166–1176. doi:10.1086/499424.
  15. Kalas, Paul; Graham, James R.; Clampin, Mark C.; Fitzgerald, Michael P.. First Scattered Light Images of Debris Disks around HD 53143 and HD 139664. 《The Astrophysical Journal》 637 (1): L57–L60. doi:10.1086/500305.
  16. Wyatt, M. C.; Greaves, J. S.; Dent, W. R. F.; Coulson, I. M.. Submillimeter Images of a Dusty Kuiper Belt around Corvi. 《The Astrophysical Journal》 620: 492–500. doi:10.1086/426929.
  17. Moerchen, M. M.; Telesco, C. M.; Packham, C.; Kehoe, T. J. J. (2006년). Mid-infrared resolution of a 3 AU-radius debris disk around Zeta Leporis. 《Astrophysical Journal Letters》.
  18. Golimowski, D. et al (2007). K형 왜성 HD 92945 주위 먼지 원반의 관측 및 모형(Observations and Models of the Debris Disk around K Dwarf HD 92945). University of California, Berkeley Astronomy Department.
  19. Williams, Jonathan P. et al. 황색 왜성 HD 107146 주위의 차가운 먼지 발견(Detection of cool dust around the G2V star HD 107146). 《Astrophysical Journal》 604: 414–419. doi:10.1086/381721.
  20. Hines, Dean C. et al. 행성계의 형성 및 진화: HD 12039의 특이한 원반계 발견(The Formation and Evolution of Planetary Systems (FEPS): Discovery of an Unusual Debris System Associated with HD 12039). 《The Astrophysical Journal》 638 (2): 1070–1079. doi:10.1086/498929.
  21. Kalas, Paul; Fitzgerald, Michael P.; Graham, James R.. HD 15115 주변 먼지 원반의 극단적 비대칭성 발견(Discovery of Extreme Asymmetry in the Debris Disk Surrounding HD 15115). 《The Astrophysical Journal》 661 (1): L85–L88. doi:10.1086/518652.
  22. Koerner, D. W.; Ressler, M. E.; Werner, M. W.; Backman, D. E.. Mid-Infrared Imaging of a Circumstellar Disk around HR 4796: Mapping the Debris of Planetary Formation. 《Astrophysical Journal Letters》 503: L83. doi:10.1086/311525.
  23. Villard, Ray; Weinberger, Alycia; Smith, Brad (1999-01-08). Hubble Views of Dust Disks and Rings Surrounding Young Stars Yield Clues. HubbleSite.
  24. Meyer, M. R.; Backman, D.. "항성 주위 원반 띠는 지구형 행성이 생겨나는 첫 단계일 것이다(Belt of Material Around Star May Be First Step in Terrestrial Planet Formation)", 《University of Arizona, NASA》.

바깥 링크[편집]