카르마-7 (CARMA-7)

 

Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); A. Plunkett et al.; ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)

 

사진 1> 천문학자들이 ALMA를 이용하여 카르마-7 (CARMA-7)이라는 어린 원시별에서 쏟아져나오는 일시적인 폭풍을 촬영해냈다.

각각 2조 4600억 킬로미터에 달하는 이 이중 제트는 중간중간 명백히 식별되는 간극들을 가지고 있으며 이를 통해 이 별이 단속적으로 성장을 계속하고 있음을 알 수 있다.

 

천문학자들이 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리비터 배열(the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, 이하 ALMA)을 이용하여 성장의 최고조에 달하여 빠르게 연쇄적인 불꽃을 일으키고 있는 성숙한 원시별을 발견해냈다.

이에 대한 증거가 별의 양 극지점으로부터 흘러나오는 한쌍의 단속적인 제트에서 목격되었다.

카르마-7(CARMA-7)로 알려져 있는 이 원시별은 지구로부터 1,400 광년 떨어진 뱀자리 남쪽 별무리를 구성하는 유사한 일련의 별들 중 하나이다.

 

이번에 처음으로 관측된 발생기에 있는 이 한 줌의 별들은 이들을 발견한 밀리미터파 천체 망원경 배열(the Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy, 이하 CARMA)의 이름을 따서 그 이름이 지어졌다.

 

전임 예일대학 국립과학재단의 연구원이었으며 현재는 유럽남반구천문대의 연구원인 아델 플런켓(Adele Plunkett)의 설명은 다음과 같다.
"이 원시별은 현재 상대적으로 고요했던 기간을 뒤로하고 빠르게 성장하는 기간을 지나고 있습니다.
이 두드러진 별의 생성은 어린 별들이 빽빽하게 들어차 있는 별무리 내의 혼란스러운 상호작용에 대해 대단히 중요한 통찰을 제공해주고 있습니다. "

 

모든 별들은 빽빽한 먼지와 가스 구름 속에서 형성된다.

물질들이 뭉쳐져 별로서의 진화가 시작될 때 그 주위의 물질들은 평평하게 회전하는 원반이 되어 그 표면 위를 흐르게 된다.

이 원반 상에서 발생하는 물질들의 회전력과 별에서 쏟아져나오는 자기장으로 인해 물질들의 일부는 양 극지점에서 분출되어 나오게 되는데 이렇게 형성되는 한 쌍의 제트가 ALMA와 같은 전파망원경에 의해 목격되는 것이다.

 

최근 뱀자리의 남쪽 지역에서 관측된 몇몇 원시별에서 천문학자들은 한정된 영역에서 매우 밝은 제트를 쏟아내는 천체를 하나 발견하고는 놀라지 않을 수 없었는데 이 천체는 규칙적으로 별빛이 켜졌다가 꺼졌다가를 반복하는 듯이 보였으며 100년이라는 짧은 시간에 특정 유형의 천체에서 다른 유형의 천체로 변화하고 있는 천체일 가능성을 보여주었다.

 

이 원시별과 제트에서 한쪽 제트는 우리로부터 멀어지는 방향을 향하고 있으며 다른 한쪽 제트는 우리쪽으로 다가오는 방향을 향하고 있다.

 

현저하게 드러나는 이 제트는 원시별의 주위를 둘러싼 강착 원반의 환경에 대한 통찰을 우리에게 제공해주고 있다.

 

강착의 과정은 그 주위를 둘러싸고 있는 먼지와 가스에 의해 차단되기 때문에 바깥으로 몰아쳐나오는 폭풍 자체가 매우 중요한 대리 관측 대상이 된다.

그러나 많은 별들이 서로 근접한 상태에서 형성되기 때문에 천문학자들은 ALMA의 강력한 관측능력을 이용하여 혼란스럽기만 한 이 폭풍활동을 구분해 낼 필요가 있다.

 

ALMA의 관측데이터는 카르마-7 원시별과 연관이 있는 22 개의 분출을 구분해냈다.

 

바깥으로 쏟아져나오는 이 폭풍들은 원시별로부터 2조 4600억 킬로미터까지 뻗어나오면서 주변의 별무리에 충돌함과 동시에 또다른 제트들과 뒤섞이고 있다.

이전까지의 관측에서는 이웃 원시별들에 의해 추동된 폭풍들로부터 카르마-7의 폭풍을 구분해낼 수 없었다.

 

플런킷의 소감은 다음과 같다.
"이 천체들은 너무나 어린 별들이며 가시광선 뿐만 아니라 근적외선에서마저도 이 원시별들의 완벽한 모습을 촬영해낼 수 없습니다.
바로 이 점이 이와 같은 지역을 관측하는데 있어서 ALMA가 얼마나 유용한 관측기구인지를 보여주고 있는 것입니다."

 

이번 연구 결과를 담은 논문은 네이처 지에 개재되었다.

 

출처 : 국립 전파 천문대(National Radio Austronomy Observatory) Press Release  2015년 11월 4일자 
         https://public.nrao.edu/news/pressreleases/protostar-serpens-alma        

 

참고 : 카르마-7을 비롯한 별에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          https://big-crunch.tistory.com/12346972

 

원문>

November 4, 2015; 1 p.m. EST

Image Release: Protostar Growth Spurts

Astronomers using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) have discovered an adolescent protostar that is undergoing a rapid-fire succession of growth spurts. Evidence for this fitful youth is seen in a pair of intermittent jets streaming away from the star’s poles.

Known as CARMA-7, the protostar is one of dozens of similar objects in the Serpens South star cluster, which is located approximately 1,400 light-years from Earth. This clutch of nascent stellar objects was first detected by and named for the Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy (CARMA) telescope.

"This young protostar is undergoing periods of rapid growth separated by periods of relative calm,” said Adele Plunkett, previously a National Science Foundation (NSF) graduate research fellow at Yale University and now a fellow at the European Southern Observatory (ESO) in Chile. "This punctuated stellar formation provides important insights into the chaotic interplay within this tightly packed cluster of young stars.”

All stars form in dense clouds of dust and gas. As material condenses and a star begins to evolve, surrounding material forms a flattened, rotating disk that flows onto its surface. Because of the rotational energy of the material in the disk and with the help of the star’s magnetic field, a portion of that material gets ejected from the star’s poles, forming a pair of jets that can be seen with radio telescopes like ALMA.

In a recent survey of several protostars in the Serpens South region, astronomers were surprised to find one with brilliantly defined jets that seem to turn on-and-off with startling regularity, alternating from one to the other in possibly as little as 100 years. The protostar and its jets are oriented in such a way that the upper jet is mostly moving away from us and the lower jet is mostly moving toward us.

These prominent jets offer an otherwise hidden insight into the environment of the accretion disk surrounding the protostar. Since the accretion process is obscured by the surrounding dust and gas, the outflow is an important observational proxy. However, since many stars are forming in close proximity, astronomers needed powerful ALMA observations to disentangle the chaotic outflow activity.

The ALMA data reveal that there were 22 distinct ejection events associated with the CARMA-7 protostar. These outflows, which travel up to 2.46 trillion kilometers from the protostar, also are impacting the surrounding cluster and intermingling with other jets.

Previous observations were unable to distinguish the outflow from CARMA-7 from the surrounding outflows driven by neighboring protostars. “These sources are so young and embedded and neither optical nor near-infrared light could give a complete picture of the protostar and its outflow,” said Plunkett. “This shows how valuable ALMA is for observing a region like this.”

A paper describing these results is published in the 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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The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of the European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO), the U.S. National Science Foundation (NSF) and the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Republic of Chile. ALMA is funded by ESO on behalf of its Member States, by NSF in cooperation with the National Research Council of Canada (NRC) and the National Science Council of Taiwan (NSC) and by NINS in cooperation with the Academia Sinica (AS) in Taiwan and the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

ALMA construction and operations are led by ESO on behalf of its Member States; by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), managed by Associated Universities, Inc. (AUI), on behalf of North America; and by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) on behalf of East Asia. The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA.

Contact: Charles Blue
(434) 296-0314; cblue@nrao.edu