생성초기 단계의 다중별계를 포착하다.

 

사진 1> 다중성계의 형성이 진행중에 있는 가스 복합체 B5  Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

 

 

생성초기 단계의 다중성계를 포착하다.

 

천문학자들이 사상처음으로 생성 초기 단계에 있는 다중성계의 모습을 포착해냈다.
이번 관측은 이와 같은 다중성계를 생성해내는데 있어 그간 제기되어온 여러 가설 중 하나에 대한 강력한 근거를 제공해주고 있다.

 

과학자들이 관측한 가스구름은 지구로부터 800광년 거리에 위치하고 있다.
이 가스의 중심부에는 갓 탄생한 원시별이 자리잡고 있으며 천문학적 견지에서 볼 때 매우 짧은 순간에 지나지 않는 4만년이라는 시간 이내에 붕괴되어 별로 탄생하게 될 세 개의 고밀도 가스구름들이 함께 자리잡고 있다.

그 결과 이곳에는 총 4개의 별이 존재하게 될 것인데, 천문학자들은 이 중 3개의 별이 안정된 삼중성계를 형성할 것이라고 예견하였다.

 

 

스위스 취리히 국립 공과대학 천문연구소 하이미 피네다(Jaime Pineda)의 소감은 다음과 같다.
"생성 초기에 있는 이와 같은 다중성계를 직접적으로 관측한다는 것은 오랫동안 도전과제로 남아왔던 일이었습니다.
그런데 이번에 초대형배열망원경(the Very Large Array, 이하 VLA)과 그린뱅크망원경(the Green Bank Telescope, GBT)이 함께 참여한 관측을 통해 이와 같은 천체를 처음으로 발견할 수 있게 되었죠."

과학자들은 VLA와 GBT 및 하와이의 제임스 클라크 멕스웰 망원경(the James Clerk Maxwell Telescope, 이하 JCMT)을 이용하여 페르세우스 자리에 위치하고 있는 별 생성지역인 바나드 5(Barnard 5, 이하 B5)라 불리는 고밀도 가스핵을 연구하였다.

이 천체는 갓태어난 별 하나를 품고 있는 천체로 알려져 있었다.

 

피네다가 이끄는 연구팀은 VLT를 이용하여 메탄 분자로부터 복사되는 라디오파 지도를 제작하는 와중에 B5 내부에서 가스의 분절체를 발견하였으며 이렇게 분절된 가스덩이들은 향후 다중성계를 구성하게 될 또 다른 별들의 생성에 이제 막 돌입한 상태임을 알게 되었다.

 

피네다의 설명의 다음과 같다.
"우리는 관측을 통해 이 가스 덩어리들이 중력적으로 서로 묶여 있다는 것을 알 수 있었기 때문이  이들이 곧 다중성계를 구성하게 될 것이라는 것 역시 알 수 있었습니다.
중력적으로 서로 얽혀있는 생성 초기의 다중성계로서는 이번이 사상 처음으로 관측된 것이랍니다.
이번 관측결과는 분절화된 가스 필라멘트들이 다중성계가 생성되는 단계에 접어든 천체에서 나타나는 현상이라는 점에 대한 환상적인 결과를 제공해주는 셈입니다."

 

중심이 되는 가스핵의 분절화를 포함하는 또다른 가설은 갓태어난 별 주위를 돌고 있는 물질 원반 내에서 분절화가 일어나고 이들은 중력적으로 포섭된다고 가정하고 있다.
피네다는 이와 같은 가능성 목록에 가스 필라멘트의 분절화를 좀더 납득이 가도록 추가하는 작업을 진행하고 있다고 말했다.

 

과학자들은 B5의 밀도집중 양상을 봤을 때, 여기서 탄생할 별의 질량 범위는 태양 질량의 10분의 1에서 3분의 1 이상이 될 것으로 예상하고 있다.

또한 각각 분절된 가스 덩어리들은 태양과 지구 거리의 3천배에서 1만 1천배 거리 범주로 떨어져 있는 상태이다.

 

천문학자들은 가스의 집중 양상에서 나타나는 역학을 분석한 결과 이들 각각의 덩어리들이 별로 전환될 때, 안쪽에서는 안정적인 상태를 유지하는 이중성계가 형성되고 이보다 훨씬 바깥쪽으로 세번째 별이 공전하게 될 것이라고 예견하고 있다.

그러나 네 번째 별은 그리 오랫동안 지속되지 못할 것이라고 예측하였다.

 

피네다의 설명은 다음과 같다.
"별들의 거의 반 정도는 다중성계를 구성하고 있습니다.
그러나 이러한 다중성계가 생성되기 시작하는 초기 단계를 잡아내는 것은 정말 어려운 일이죠.
VLA와 GBT에 정말 감사하지 않을 수가 없네요.
우리는 이제 다중성계가 어떻게 형성되는지에 대한 중요하고도 새로운 통찰을 얻게 되었습니다.
우리의 다음 목표는 또다른 별생성 구역을 VLA와 칠레에 있는 ALMA를 함께 이용하여 관측하는 것이랍니다."

 

피네다와 함께 하는 국제 연구팀에는 미국과 영국, 독일과 칠레의 천문학자들이 포함되어 있다.

이번 발견은 2월 12일판 네이처지에 개재되었다.

 

 

그림 1> 이 상상화는 오늘날 목격되는 B5의 모습(왼쪽)과 4만년 후, 다중성계가 형성된 B5의 모습(오른쪽)을 보여주고 있다.  Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

 

                                                                                                          

                                                            

Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

 

사진2> 라디오파 사진에서 붉은색과 초록색으로 보이는 B5 복합체가 ESA 허셜우주망원경에 의해 적외선으로 촬영된 푸른색의 먼지들 속에 파묻혀 있는 모습.

 

 

 

출처 : 국립 전파 천문대(National Radio Austronomy Observatory) Press Release  2015년 2월 11일자 
         https://public.nrao.edu/news/pressreleases/star-system-forming

 

참고 : 암흑성운 B5를 비롯한 각종 성운에 대한 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346974
      
참고 : 다양한 다중성계 등 별에 대한 각종 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
          https://big-crunch.tistory.com/12346972

 

 

원문>

Embargoed For Release: 1:00 p.m., EST, Wednesday, February 11, 2015

Astronomers Catch Multiple-Star System in First Stages of Formation

For the first time, astronomers have caught a multiple-star system in the beginning stages of its formation, and their direct observations of this process give strong support to one of several suggested pathways to producing such systems.

The scientists looked at a cloud of gas some 800 light-years from Earth, homing in on a core of gas that contains one young protostar and three dense condensations that they say will collapse into stars in the astronomically-short period of 40,000 years. Of the eventual four stars, the astronomers predict that three may become a stable triple-star system.

"Seeing such a multiple star system in its early stages of formation has been a longstanding challenge, but the combination of the Very Large Array (VLA) and the Green Bank Telescope (GBT) has given us the first look at such a young system," said Jaime Pineda, of the Institute for Astronomy, ETH Zurich, in Switzerland.

The scientists used the VLA and GBT, along with the James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) in Hawaii, to study a dense core of gas called Barnard 5 (B5) in a region where young stars are forming in the constellation Perseus. This object was known to contain one young forming star.

When the research team led by Pineda used the VLA to map radio emission from methane molecules, they discovered that filaments of gas in B5 are fragmenting, and the fragments are beginning to form into additional stars that will become a multiple-star system.

"We know that these stars eventually will form a multi-star system because our observations show that these gas condensations are gravitationally bound," Pineda said. "This is the first time we've been able to show that such a young system is gravitationally bound," he added.

"This provides fantastic evidence that fragmentation of gas filaments is a process that can produce multiple-star systems," Pineda said. Other proposed mechanisms include fragmentation of the main gas core, fragmentation within a disk of material orbiting a young star, and gravitational capture. "We've now convincingly added fragmentation of gas filaments to this list," Pineda added.

The condensations in B5 that will produce stars now range from one-tenth to more than one-third the mass of the Sun, the scientists said. Their separations will range from 3,000 to 11,000 times the Earth-Sun distance.

The astronomers analyzed the dynamics of the gas condensations and predict that, when they form into stars, they will form a stable system of an inner binary, orbited by a more-distant third star. The fourth star, they suggest, will not long remain part of the system.

"Nearly half of all stars are in multiple systems, but catching such systems at the very early stages of formation has been challenging. Thanks to the combination of the VLA and the GBT, we now have some important new insight into how multiple systems form. Our next step will be to look at other star-forming regions using the new capabilities of the VLA and of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile," Pineda said

In addition to Pineda, the international research team included members from the U.S., the UK, Germany, and Chile. The astronomers reported their findings in the 12 February edition of the scientific journal Nature.

The National Radio Astronomy Observatory is a facility of the National Science Foundation, operated under cooperative agreement by Associated Universities, Inc.

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