남쪽 물고기자리에서 가장 밝은 α별인 '포말하우트'(Fomalhaut)는 맨눈으로도 볼 수 있다.

지구에서 약 25광년 떨어진 곳의 젊은 별로 태양이 해왕성 너머에 갖고있는 '카이퍼벨트'(Kuiper Belt)처럼 외곽에 암석과 얼음 덩어리가 모여있는 먼지 고리를 형성하고 있는데, 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 통해 안쪽으로 이런 고리가 두 개가 더 존재하는 것이 새로 확인됐다.

미국 우주항공국(NASA) 고더드 우주비행센터와 외신 등에 따르면 애리조나대학 천문학 연구조교수 안드라스 가스파르 박사가 이끄는 연구팀은 포말하우트 주변의 따뜻한 먼지를 웹 망원경의 '중적외선장비'(MIRI)로 관측한 결과를 '네이처 천문학'(Nature Astronomy)에 발표했다.

▲ 웹망원경 중적외선장비로 포착한 포말하우트 주변의 먼지 고리.

포말하우트는 태양보다 16배나 밝고 질량도 거의 두 배에 달한다. 약 4억4천만년 전에 형성돼 태양 나이의 10분의 1밖에 안 되지만 항성 진화는 이미 절반 가까이 진행된 것으로 추정된다.

포말하우트의 먼지 고리는 1983년에 NASA의 '적외선 천문위성'(IRAS)이 처음 발견됐다.

항성 주변에 형성된 원시행성계원반 안에서 행성을 형성하고 남은 미행성 잔해가 소행성이나 혜성이 돼 바깥 고리를 형성했는데, 태양계 카이퍼벨트의 약 두 배에 달한다.

우주망원경 허블과 허셜, 세계 최대 전파망원경인 '아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체'(ALMA) 등이 이 고리를 선명하게 포착했지만 안쪽에 존재하는 고리까지 찾아내지는 못했다.

연구팀은 외곽 고리 안쪽으로 중간 고리와 더 넓은 소행성대(帶)를 새로 찾아내 태양∼지구 거리의 150배에 달하는 230억㎞ 사이에 3개가 형성돼 있는 것으로 제시됐다.

그러면서 행성이 직접 관측된 것은 아니나 이들 고리를 형성하는데 미확인 행성의 중력이 작용한 것으로 추정했다.

태양계의 경우 카이퍼벨트에는 해왕성, 화성과 목성 사이에 소행성대에는 목성의 중력이 작용하고 있다.

연구팀은 웹 망원경을 통해 가장 바깥에 있는 고리 안에서 원시 행성 간의 충돌이 일어난 증거가 될 수 있는 '큰먼지구름'(great dust cloud)도 새로 잡아냈다. 이 구름은 얼음으로 된 두 천체가 충돌하며 만들어낸 미세한 입자가 확산하면서 포착된 것으로 추정됐다.

가스파르 박사는 "포말하우트는 태양계와 비슷한 고리를 가져 우리은하에서 발견되는 행성 잔해 고리의 전형이라고 할 수 있다"면서 "태양계와 흡사하게 다른 행성계에서도 행성 형성기의 미행성 잔해인 소행성과 혜성으로 된 원반(고리)을 갖고있고, 이 안에서 충돌이 거듭되며 작은 입자로 계속 부서진다"고 설명했다.

논문 공동 저자인 같은 대학의 스카일러 울프 박사는 "허블과 ALMA를 통해 카이퍼벨트와 같은 많은 외곽 고리를 포착해 어떻게 형성되고 진화하는지를 알게 됐지만 안쪽에 있는 소행성대를 찾아내는데는 웹 망원경이 필요하다"면서 "허블과 ALMA가 기온이 낮은 외곽에 관해 가르쳐준 것만큼 좀 더 기온이 높은 영역에 있는 안쪽 고리에 관해 알 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

과학팀  press@jeonpa.co.kr

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