갈색난쟁이별은 일반적인 별과 동일한 과정을 거쳐 탄생한다.

      

CREDIT: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

그림 1> 형성이 진행중인 갈색난쟁이별의 상상화.
그 주위에는 물질 원반이 돌고 있고 양 극지점에서 제트가 분출되고 있다. 
 

천문학자들이 칼 G. 얀스키 초대형 배열(the Karl G. Jansky Very Large Array, 이하 VLA)을 이용하여 여전히 형성이 진행 중인 갈색난쟁이별로부터 뿜어져나오는 물질의 제트를 발견해냈다.
이번 발견은 갈색난쟁이별에 대한 최초의 직접적인 증거이다.

갈색난쟁이별은 별과 행성의 중간 정도의 질량을 가지고 있으며 별이 형성되는 과정과 동일한 과정이 보다 소규모로 진행되면서 만들어지는 별이다.

천문학자들은 황소자리 방향으로 지구로부터 450광년 거리에 있는 별 생성구역에서 여전히 생성이 진행중인 갈색난쟁이별의 샘플을 선정하여 연구해왔으며 이 중에서 4개의 갈색난쟁이별이 훨씬 무거운 별이 생성될 때 만들어지는 것과 동일한 제트를 뿜어내고 있음을 발견했다.

 

이 제트는 VLA의 전파관측을 통해 감지되었다.

과학자들은 이 천체들을 스피처우주망원경과 허셜우주망원경을 활용하여 추가로 관측하였으며 이로부터 이 별들이 이제 갓 탄생한 별들이라는 점을 확정할 수 있었다.

 

대만 시니카 아카데미, 천문 및 천체물리연구소 소속의 오스카 모라타(Oscar Morata)의 설명은 다음과 같다.
"이번 발견은 발생 초기의 갈색난쟁이별에서 발생하는 제트를 처음으로 발견한 것이며 이는 갈색난쟁이별 역시 다른 별들과 유사한 과정을 거쳐 형성된다는 사실을 말해주는 것입니다.
이들은 별과 같은 과정을 거쳐 만들어지는 천체로서는 가장 적은 질량을 가진 천체일 것으로 생각됩니다."
 
갈색난쟁이별은 일반적인 별보다는 훨씬 적은 질량을 가지고 있지만 목성과 같은 거대 행성보다는 훨씬 무거운 질량을 가진 천체이다.
이들은 중심에서 열핵반응을 촉발시키는데 필요한 온도와 압력을 만들어내기에는 부족한 질량을 보유하고 있다.
 
이론과학자들은 1960년대에 이미 이와 같은 천체의 존재를 예견했지만 오랜 시간이 지난1994년에 와서야 처음으로 이러한 유형의 천체를 발견할 수 있었다.

그러나 1994년도의 발견도 사실은 그다지 명확하지는 않은 상태였다.

이 천체에 대한 핵심적인 질문은 과연 갈색난쟁이별이 별과 더 가까운 천체인가 아니면 행성과 더 가까운 천체인가 하는 점이다.

 

별들은 별사이 우주공간에서 거대한 가스와 먼지 구름이 중력 붕괴를 통해 질량이 누적되면서 만들어진다.

이에 반해 갓태어난 별 주위에는 별 주위를 순환하는 물질들이 원반을 만들게 되고 이 원반을 구성하는 물질들로부터 행성이 만들어진다.

 

별 생성 초기에는 물질들로 이루어진 제트가 원반의 양극지점으로부터 바깥쪽으로 분출해 나간다.

이러한 제트는 행성의 형성에서는 일체 발생하지 않는 것이다.

이전까지의 관측 증거들은 갈색난쟁이별이 별들과 동일한 형성과정을 공유한다는 점을 제안하고 있었으나 이번에 관측된 증거야말로 이러한 사실을 확정해주는 중요한 증거이다.

 

모라타는 이번 발견을 근거로 갈색난쟁이별의 형성이 일반적인 별의 형성과정을 축소한 버전에 해당한다는 결론을 내릴 수 있게 되었다고 말했다.

모라타는 아시아와 유럽, 남비의 천문학자들로 구성된 국제연구팀을 이끌고 있다.
이번 결과는 아스트로피지컬 저널에 개재되었다.

 

출처 : 국립 전파 천문대(National Radio Austronomy Observatory) Press Release  2015년 7월 23일자 
         https://public.nrao.edu/news/pressreleases/brown-dwarf-jets
        

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

 

원문>

23 July 2015

Brown Dwarfs, Stars Share Formation Process, New Study Indicates

Astronomers using the Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) have discovered jets of material ejected by still-forming young brown dwarfs. The discovery is the first direct evidence that brown dwarfs, intermediate in mass between stars and planets, are produced by a scaled-down version of the same process that produces stars.

The astronomers studied a sample of still-forming brown dwarfs in a star-forming region some 450 light-years from Earth in the constellation Taurus, and found that four of them have the type of jets emitted by more-massive stars during their formation. The jets were detected by radio observations with the VLA. The scientists also observed the brown dwarfs with the Spitzer and Herschel space telescopes to confirm their status as very young objects.

"This is the first time that such jets have been found coming from brown dwarfs at such an early stage of their formation, and shows that they form in a way similar to that of stars," said Oscar Morata, of the Institute of Astronomy and Astrophysics of the Academia Sinica in Taiwan. "These are the lowest-mass objects that seem to form the same way as stars," he added.

Brown dwarfs are less massive than stars, but more massive than giant planets such as Jupiter. They have insufficient mass to produce the temperatures and pressures at their cores necessary to trigger the thermonuclear reactions that power "normal" stars. Theorists suggested in the 1960s that such objects should exist, but the first unambiguous discovery of one did not come until 1994.

A key question has been whether brown dwarfs form like stars or like planets. Stars form when a giant cloud of gas and dust in interstellar space collapses gravitationally, accumulating mass. A disk of orbiting material forms around the young star, and eventually planets form from the material in that disk. In the early stages of star formation, jets of material are propelled outward from the poles of the disk. No such jets mark planet formation, however.

Previous evidence strongly suggested that brown dwarfs shared the same formation mechanism as their larger siblings, but detecting the telltale jets is an important confirmation. Based on this discovery, "We conclude that the formation of brown dwarfs is a scaled-down version of the process that forms larger stars," Morata said.

Morata led an international team of astronomers with members from Asia, Europe, and Latin America. They reported their findings in the Astrophysical Journal.

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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