W75N(B)-VLA 2 : 천문학자들이 무거운 별의 생성 과정을 목격하다.

 

CREDIT: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

 

그림1> W75N(B)-VLA-2의 발전단계를 그린 개념도.

왼쪽 : 1996년 촬영된 이 별은 거의 원형에 가까운 뜨거운 팽창 폭풍이 쏟아져나오고 있었다.

오른쪽 : 2014년, 이 뜨거운 폭풍이 별을 둘러싸고 있는 도넛모양의 고밀도 먼지 토러스와 충돌하면서 길쭉한 형태로 변화하고 있다.

 

한 어린 별을 18년의 간격을 두고 촬영한 사진을 통해서 무거운 별들이 생성 초기 단계에 어떻게 발달하는지를 알 수 있는 독보적인 '실시간' 장면을 볼 수 있었다.

 

천문학자들은 국립과학재단의 칼 G. 얀스키 초대형 배열( 이하 VLA )을 이용하여 지구로부터 4200광년 거리에 위치하고 있는 W75N(B)-VLA 2 라는 이름의 갓태어난 무거운 별을 연구하였다.

그리고 2014년에 촬영된 사진과 1996년에 역시 VLA가 촬영한 사진을 비교하였다.

 

이번 연구를 이끌고 있는 멕시코 국립 천문대학 전파천문학 및 천체물리학 센터의 칼로스 카라스코-곤잘레즈(Carlos Carrasco-Gonzalez)는 그 비교 결과가 너무나도 환상적이었다고 말했다.

 

1996년에 촬영된 사진은 어린 별로부터 뿜어져나온 이온화된 뜨거운 고밀도 지역을 보여주고 있다.

그리고 2014년에 촬영된 사진은 별로부터 뿜어져나온 폭풍이 길쭉하게 늘어나고 있는 모습을 명백하게 보여주었다.

 

카라스코 곤잘레즈의 소감은 다음과 같다.
"지금 우리는 별에서 발생하는 드라마틱한 변화를 실시간으로 보고 있는 것입니다.
따라서 이 별은 매우 어린 별이 생성초기에 어떤 과정들을 겪는지를 향후 몇 년동안 계속 관찰할 수 있는 기회를 제공하게 되는 셈입니다."

 

과학자들은 어린 별이 가스들이 고밀도로 뭉쳐진 지역에서 생성되며 도넛 모양의 먼지 토러스에 둘러싸여 있는 것으로 생각하고 있다.

이 별은 몇해 째 동안 뜨거운 이온화 폭풍을 내뿜는 단계를 거치고 있다.

처음에 이 폭풍은 모든 방향으로 팽창하며 별 주위에 구형 껍데기를 만들고 있었다.

그리고 후에 이 폭풍이 먼지 토러스와 충돌하면서 속도가 느려지게 되었다.

폭풍은 저항이 약한 지점인 토러스의 양 극을 따라 팽창을 계속해 나갔으며 그 지점에서는 더 빨리 팽창하게 되었고 그 결과 가늘고 긴 모양을 만들게 되었다. 

 

카라스코 곤잘레즈는 고작 18년 만에 자신들이 예견했던 장면을 정확히 보고 있는 것이라고 말했다.

 

왜 태양보다 훨씬 무거운 어린 별들에서 거의 구형에 가까운 팽창 폭풍들이 목격되는지를 설명하는 이론적인 모델들이 다듬어져왔다.
이는 규모를 좁혀서, 태양정도로 훨씬 적은 질량을 가진 동일한 생성단게에 있는 별들을 관측한 결과 빛줄기와 같은 팽창 폭풍이 있을 것이라고 기대한 결과이다.

W75N(B)-VLA 2의 질량은 태양 질량의 8배 정도로 예측되었다.

이처럼 무거운 별들은 생성 초기의 첫 수천년동안은 보다 통일된 형태의 팽창 폭풍들이 연출되는데 W75N(B)-VLA 2가 바로 그 단계에 있는 별일 것으로 생각되고 있다.

 

카라스코-곤잘레즈의 설명은 다음과 같다.
"무거운 별이 어떻게 발생하는지에 대한 우리의 이해는 태양과 같은 질량의 별이 어떻게 형성되는지에 대한 우리의 이해에 비하면 훨씬 모자란 수준입니다.
따라서 발생단계에서 변화를 겪고 있는 무거운 별을 볼 수 있다는 건 정말 대단한 일이죠.
우리는 이 별로부터 많은 것을 배울 수 있을 것이라 생각합니다."

 

카라스코-곤잘레즈는 멕시코, 네덜란드, 스웨덴, 스페인, 한국, 일본의 천문학자들로 구성된 국제 연구팀과 함께 작업을 수행하고 있다.

과학자들은 이번 발견을 사이언스 저널에 발표하였다.

 

 

CREDIT: Carrasco-Gonzalez, et al., NRAO/AUI/NSF

 

사진 1> VLA가 촬영한 W75N(B)-VLA-2의 1996년(위쪽)의 모습과 2014년(아래쪽)의 모습

 

출처 : 국립 전파 천문대(National Radio Austronomy Observatory) Press Release  2015년 4월 2일자 
         https://public.nrao.edu/news/pressreleases/astronomers-watch-star-formation
        

참고 : W75N(B)-VLA 2를 비롯한 각종 별들에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다. 
          https://big-crunch.tistory.com/12346972

 

 

원문>

Embargoed For Release: 2:00 p.m. EDT, Thursday, 2 April 2015

Astronomers Watch Unfolding Saga of Massive Star Formation

A pair of images of a young star, made 18 years apart, has revealed a dramatic difference that is providing astronomers with a unique, "real-time" look at how massive stars develop in the earliest stages of their formation.

The astronomers used the National Science Foundation's Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) to study a massive young star called W75N(B)-VLA 2, some 4200 light-years from Earth. They compared an image made in 2014 with an earlier VLA image from 1996.

"The comparison is remarkable," said Carlos Carrasco-Gonzalez of the Center of Radioastronomy and Astrophysics of the National Autonomous University of Mexico, leader of the research team. The 1996 image shows a compact region of a hot, ionized wind ejected from the young star. The 2014 image shows that ejected wind deformed into an distinctly elongated outflow.

"We're seeing this dramatic change in real time, so this object is providing us an exciting opportunity to watch over the next few years as a very young star goes through the early stages of its formation," Carrasco-Gonzalez said.

The scientists believe the young star is forming in a dense, gaseous environment, and is surrounded by a doughnut-shaped, dusty torus. The star has episodes in which it ejects a hot, ionized wind for several years. At first, that wind can expand in all directions, and so forms a spherical shell around the star. Later, the wind hits the dusty torus, which slows it. Wind expanding outward along the poles of the torus, where there is less resistance, moves more quickly, resulting in an elongated shape for the outflow.

"In the span of only 18 years, we've seen exactly what we predicted," Carrasco-Gonzalez said.

There are theoretical models developed to explain why nearly-spherical expansion of such outflows had been seen with young stars much more massive than the Sun, when narrower, beam-like outflows were expected based on observations of less-massive, Sun-like stars at similar stages of development. W75N(B)-VLA 2 is estimated to be about 8 times more massive than the Sun. The more-uniform outflows are seen in massive young stars in the first few thousand years of their lives, the stage at which W75N(B)-VLA 2 is thought to be.

"Our understanding of how massive young stars develop is much less complete than our understanding of how Sun-like stars develop," Carrasco-Gonzalez said. "It's going to be really great to be able to watch one as it changes. We expect to learn a lot from this object," he added.

Carrasco-Gonzalez worked with an international team of astronomers from Mexico, the Netherlands, Sweden, Spain, Korea, and Japan. The scientists reported their discovery in the journal Science.

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

Contact: 
Dave Finley, Public Information Officer
(575) 835-7302
dfinley@nrao.edu