스피처 우주망원경을 통해 대규모의 소행성 충돌을 목격하다.

 

Image credit: NASA/JPL-Caltech

 

그림 1> 이 상상화는 NGC 2547-ID8 이라는 3천 500만년 된 태양과 같은 별 주위에서 발생한 거대한 규모의 소행성 충돌 바로 이후를 묘사하고 있다. 
이와 같은 사건들을 통해 암석질 행성들이 형성되는 것으로 생각되고 있다.

 

스피처 우주망원경을 통해 대규모의 소행성 충돌을 목격하다.

 

스피처 우주망원경이 갓태어난 어린 별 주위의 먼지 분출을 포착해냈다. 이는 큰 규모를 가진 소행성간의 충돌에 의한 결과일 수 있다.
이러한 유형의 충돌은 결국 행성의 형성을 유도하게 된다.

 

과학자들은 NGC 2547-ID8 이라는 별을 주기적으로 관측하였으며,  2012년 8월부터 2013년 1월사이 이제 막 만들어진 것으로 보이는 상당한 먼지량의 증가를 관측했다.

 

아리조나대학의 대학원생이자 이번 논문의 수석저자인 대학원생 후안 맹(Huan Meng)의 설명은 다음과 같다.
"우리는 두 개의 커다란 소행성이 충돌하면서 모래알처럼 매우 미세한 크기의 먼지 알갱이들로 인한 거대한 구름이 만들어졌을 것으로 생각하고 있습니다.
충돌을 통해 이들은 산산조각이 났고 별 주위로부터 천천히 밀려나오고 있을 것으로 생각됩니다."

 

소행성의 충돌에 의해 야기됐을 것으로 생각되는 가득한 먼지 여파는 스피처 우주망원경에 의해 관측되었으며, 이는 행성계에서 충돌이 일어나기 전과 후에 대한 데이터를 수집한 것으로는 최초의 사례에 해당한다.

이러한 데이터들은 우리 지구와 같은 암석질 행성이 형성되는 파괴적인 과정을 엿볼 수 있는 기회이기도 하다.
암석질 행성은 갓 태어난 별 주위를 원형으로 돌고 있는 먼지 물질로부터 탄생한다.
이 물질 다발이 모여 소행성을 형성하고 이 소행성들은 서로간의 충돌을 지속한다.
비록 이 와중에 소행성들은 자주 파괴를 겪지만 몇몇 소행성들은 몸집을 계속 불려나가 원시 행성으로 성장하게 된다.
그리고 1억년 후 이 천체는 완전히 성장을 마친 암석질 행성이 되는 것이다.
달의 경우 원시 지구와 화성 정도 크기의 천체가 대충돌을 일으키면서 형성되었을 것으로 생각되고 있다.

 

이번 연구에서 스피처 우주망원경은 돛자리 방향으로 1200광년 거리에 존재하며 연령은 대략 3천 5백만년 정도인 NGC 2547-ID8이라는 별을 적외선으로 관측했다.
이번 관측이 있기 전에도 이미 이 별 주위에는 다양한 먼지량의 변화가 관측된바 있으며 이는 이 지역에서 소행성간의 충돌이 빈발하고 있으리라는 점을 암시하고 있었다.

 

암석질 행성의 탄생을 밝히는 핵심적인 단계인 거대한 규모의 충돌을 목격하기 위해 천문학자들은 특정 별을 주기적으로 관측한다.
스피처 우주망원경은 2012년 5월 이 별을 관측하기 시작했으며 때때로 이 관측은 매일 실행되기도 했다.
이 먼지량의 드라마틱한 변화는 태양이 관측 경로를 지나는 현상으로 인해 스피처 우주망원경이 잠시 NGC 2547-ID8의 관측을 하지 않던 동안 이루어졌다.
그리고 5개월 전 스피처 우주망원경을 통해 다시 관측을 시작했을 때 연구팀은 자신들이 받은 데이터를 보고 놀라지 않을 수 없었다.

 

 

 

Image credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

 

그림 2> 2013년 1월, 천문학자들은 NGC 2547-ID8 별 주위에서 대규모 먼지 분출을 보이는 스피처 우주망원경의 데이터를 확인하고는 놀라지 않을 수 없었다.

 

이번 논문의 공동 저자인 케이트 수(Kate Su)의 설명은 다음과 같다.
"우리는 엄청난 충돌에 의해 발생한 파편을 목격한 것 뿐만 아니라 이들이 어떻게 변화되어 가는지도 함께 볼 수 있었습니다.
이 신호는 마치 구름이 사라지듯이 알갱이들이 충돌을 통해 작아지면서 사그러들고 있었죠.
그 결과 이 작은 알갱이들은 별로부터 멀리 떨어져나올 수 있게 되었습니다.
스피처 우주망원경은 별을 정기적으로 관측할 수 있고 수개월 또는 여러해에 걸친 적외선 과측으로 아주 작은 변화양상까지도 정확하게 관측할 수 있는 최상의 장비랍니다."

 

현재 매우 두꺼운 먼지 구름이 별 주위에 암석질 행성의 형성이 가능한 지대에서 별 주위를 돌고 있다.
과학자들이 이곳을 관측했을 때, 이 구름에서 방출되는 적외선 신호는 지구에서 관측하는 시점에 따라 다양한 변화양상을 보여주고 있었다.
예를 들어 우리에게 전면을 드러내고 있는 길쭉한 구름의 경우는 적외선 신호가 더 강하게 나타나고 있었던 반면 구름의 머리 부분이나 꼬리 부분이 관측될 때, 적외선 신호는 현저하게 줄어들었다.
이러한 적외선 진폭을 연구함으로써 연구팀은 지구와 같은 암석질 행성을 만들 수 있는 충돌의 세부적인 과정과 그 부산물에 대한 최초의 데이터를 수집할 수 있었다.

 

이번 논문의 공동저자인 아리조나 대학 조지 리키(George Rieke)의 소감은 다음과 같다.
"지금 우리는 바로 우리 눈앞에서 암석질 행성의 형성이 진행중인 과정을 목격하고 있는 셈입니다.
근거리에서, 실시간으로 이러한 과정을 연구할 수 있는 정말 독특한 기회인 것이죠."

 

연구팀은 스피처 우주망원경을 통한 관측을 계속하고 있다.
연구팀은 얼마나 오랫동안 높은 수준의 먼지가 계속 유지될지를 지켜볼 것이다.
이를 통해 이 별이나 다른 별 주위에서 이러한 사건이 얼마나 자주 발생하는지를 계산할 수 있게 될 것이다.
또한 연구팀은 스피처를 통해 관측을 계속하는 동안 또다른 충돌 사건을 볼 수 있을지도 모른다.

 

이번 연구 결과는 지난 목요일 사이언스 저널 온라인판에 개재되었다.

 
* 출처 : NASA Solar System Exploration 2014년 8월 28일 News Release
           http://solarsystem.nasa.gov/news/display.cfm?News_ID=48039

참고 : 외계 행성에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          https://big-crunch.tistory.com/12346973
       
참고 : 각종 별에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          https://big-crunch.tistory.com/12346972

 

 

원문>

NASA's Spitzer Telescope Witnesses Asteroid Smashup

28 Aug 2014

 

(Source: NASA/JPL)

NASA's Spitzer Space Telescope has spotted an eruption of dust around a young star, possibly the result of a smashup between large asteroids. This type of collision can eventually lead to the formation of planets.

Scientists had been regularly tracking the star, called NGC 2547-ID8, when it surged with a huge amount of fresh dust between August 2012 and January 2013.

"We think two big asteroids crashed into each other, creating a huge cloud of grains the size of very fine sand, which are now smashing themselves into smithereens and slowly leaking away from the star," said lead author and graduate student Huan Meng of the University of Arizona, Tucson.

While dusty aftermaths of suspected asteroid collisions have been observed by Spitzer before, this is the first time scientists have collected data before and after a planetary system smashup. The viewing offers a glimpse into the violent process of making rocky planets like ours.

Rocky planets begin life as dusty material circling around young stars. The material clumps together to form asteroids that ram into each other. Although the asteroids often are destroyed, some grow over time and transform into proto-planets. After about 100 million years, the objects mature into full-grown, terrestrial planets. Our moon is thought to have formed from a giant impact between proto-Earth and a Mars-size object.

In the new study, Spitzer set its heat-seeking infrared eyes on the dusty star NGC 2547-ID8, which is about 35 million years old and lies 1,200 light-years away in the Vela constellation. Previous observations had already recorded variations in the amount of dust around the star, hinting at possible ongoing asteroid collisions. In hope of witnessing an even larger impact, which is a key step in the birth of a terrestrial planet, the astronomers turned to Spitzer to observe the star regularly. Beginning in May 2012, the telescope began watching the star, sometimes daily.

A dramatic change in the star came during a time when Spitzer had to point away from NGC 2547-ID8 because our sun was in the way. When Spitzer started observing the star again five months later, the team was shocked by the data they received.

"We not only witnessed what appears to be the wreckage of a huge smashup, but have been able to track how it is changing -- the signal is fading as the cloud destroys itself by grinding its grains down so they escape from the star," said Kate Su of the University of Arizona and co-author on the study. "Spitzer is the best telescope for monitoring stars regularly and precisely for small changes in infrared light over months and even years."

A very thick cloud of dusty debris now orbits the star in the zone where rocky planets form. As the scientists observe the star system, the infrared signal from this cloud varies based on what is visible from Earth. For example, when the elongated cloud is facing us, more of its surface area is exposed and the signal is greater. When the head or the tail of the cloud is in view, less infrared light is observed. By studying the infrared oscillations, the team is gathering first-of-its-kind data on the detailed process and outcome of collisions that create rocky planets like Earth.

"We are watching rocky planet formation happen right in front of us," said George Rieke, a University of Arizona co-author of the new study. "This is a unique chance to study this process in near real-time."

The team is continuing to keep an eye on the star with Spitzer. They will see how long the elevated dust levels persist, which will help them calculate how often such events happen around this and other stars. And they might see another smashup while Spitzer looks on.

The results of this study are posted online Thursday in the journal Science.

NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California, manages the Spitzer Space Telescope mission for NASA's Science Mission Directorate in Washington. Science operations are conducted at the Spitzer Science Center at the California Institute of Technology in Pasadena. Spacecraft operations are based at Lockheed Martin Space Systems Company in Littleton, Colorado. Data are archived at the Infrared Science Archive housed at the Infrared Processing and Analysis Center at Caltech. Caltech manages JPL for NASA.

For more information about Spitzer, visit: http://www.nasa.gov/spitzer

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Whitney Clavin
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-354-4673
whitney.clavin@jpl.nasa.gov

Felicia Chou
NASA Headquarters, Washington
202-358-0257
felicia.chou@nasa.gov

2014-291