행성이 태어나는 원반이 도는 모습을 처음 포착했다, 그런데 일부는 규칙을 어긴다

행성이 태어나는 원반이 움직이는 모습은 지금껏 한 번도 보이지 않았다. 생성된 가스와 먼지에 여전히 감싸여 있을 만큼 젊은 별 AB Aurigae 둘레에서, 이 원반이 실제로 회전하는 과정이 처음으로 추적됐다. 멈춰 선 초상이 아니라 움직이는 행성의 요람을 직접 담은 첫 영상이다. 그리고 그 움직임은 교과서의 예측과 온전히 들어맞지 않는다.

원시 행성 원반은 새 별 둘레에 남은 물질로, 행성과 위성과 혜성이 조립되는 원재료다. 지금까지 이런 원반을 본다는 것은 사실상 한 장의 사진을 찍는 일이었다. 아름답고 멈춰 있는 한순간에서 천문학자들은 전체가 어떻게 돌고 있을지를 추론해 왔다. 움직임을 보는 것은 다른 차원이다. 근거 있는 짐작을 측정으로 바꾸고, 놀라움은 측정 속에 산다.

원반의 대부분은 얌전하게 움직인다. 바깥 영역은 태양 둘레에 행성을 붙잡아 두는 것과 같은 궤도 역학을 따라 별을 휘감는다. 안쪽으로 가면 일부 영역이 예상된 무늬에서 벗어난다. 가스와 먼지가 쌓인 밝은 매듭들은, 자라나는 거대 행성이 물질을 끌어당길 바로 그 자리에 놓여 있다. 너무 작거나 어두워 정면으로는 보이지 않는 구조가 원반에 드리운 희미한 그림자는, 매끈하고 텅 빈 원반이 허용할 속도보다 빠르게 돈다. 연구진은 이 불일치를 아직 질량을 모으고 있는 거대 행성의 지문으로 읽는다.

이 원반은 우리 이웃의 기준으로 거대하다. 지구와 태양 사이 거리의 약 30배에서 600배까지 뻗어 있다. 그 안에서는 이미 행성 하나가 촬영됐다. 목성의 약 아홉 배 질량을 지닌 가스 행성 AB Aurigae b로, 지구-태양 거리의 약 93배 되는 곳을 돈다. 새로 포착된 움직임은 그것이 혼자가 아니며 별에 더 가까운 곳에서 다른 천체들이 형태를 갖춰 가고 있음을 암시한다.

이 영상은 칠레에 있는 유럽남방천문대의 초대형 망원경에 설치된 장비 SPHERE에서 나왔다. 별의 광채를 가리고 그 둘레의 희미한 물질을 드러내도록 만들어진 장비다. CNRS와 보르도대학교의 천문학자들은 원반 속 먼지 알갱이가 내는 적외선을 지도로 그린 뒤, 서로 다른 관측 기간 사이에 이 구조들이 어떻게 이동했는지를 비교해 회전을 복원했다.

신중함은 이 방법 안에 새겨져 있다. 형성 중인 행성은 촬영되지 않았다. 원반이 흐트러지는 자리에서 추정한 것이며, 그림자와 밝은 영역은 초상이 아니라 간접 단서다. 움직임을 견주는 모델들은 저마다의 가정을 안고 있고, 관측은 4년에 걸쳐 있지만 공전은 수백 년이 걸린다. 여러 생애에 걸쳐 상영되는 영화의 단 몇 컷일 뿐이다. 숨은 행성이라는 해석은 이 어긋남에 가장 자연스러운 설명이지만, 유일한 설명은 아니다.

이 연구는 학술지 Astronomy & Astrophysics에 실렸으며 4년에 걸쳐 모은 세 차례의 관측에 바탕을 둔다. 연구진은 차세대 거대 지상 망원경이 가동되는 데 맞춰 원반을 계속 지켜볼 계획이다. 그 장비들은 오늘의 떠도는 그림자를, 그림자를 드리우는 행성 그 자체로 바꿔 줄 것으로 기대된다.

태그: 천문학