늙은 별 IRAS 08544-4431 주위에 형성된 먼지 원반

 

Credit:ESO/Digitized Sky Survey 2, Acknowledgement: Davide De Martin

 

사진 1> ESO 파라날 천문대의 VLT간섭계가 IRAS 08544-4431이라는 늙은 이중별 주위를 돌고 있는 먼지 원반에 대해 가장 높은 해상도의 사진을 촬영해냈다.

그 결과 늙은 별 주위에 형성된 원반과 어린 별 주위에 형성된 원반을 처음으로 직접 비교할 수 있었다.
이 두 종류의 원반은 놀라울 정도로 서로 유사한 속성을 가지고 있다.

이는 삶의 후반부에 들어선 별 주위의 원반에서도 새로운 세대의 행성이 발생할 수 있음을 말해주는 결과이다.

상자 안의 사진은 VLTI 사진을 편집한 것으로 중앙의 밝은 별을 제거한 사진이다.

주위 배경에 보이는 별들은 돛자리의 별들이다.

 

ESO 파라날 천문대의 VLT간섭계가 늙은 별 주위를 돌고 있는 먼지 원반에 대해 가장 높은 해상도의 사진을 촬영해냈다.
그 결과 사상 처음으로 어린 별 주위에 형성되어 있는 원반과의 비교가 가능하게 되었으며 이 두 종류의 원반이 놀랍도록 유사하다는 결론이 도출되었다.

이번 결과는 생애 후반기에 접어든 별 주위에서도 먼지 원반이 나타날 수 있으며 그에 따라 2세대의 행성도 형성될 수 있음을 의미하는 것이다.

 

별은 생애 후반기에 다가갈 때, 가스와 먼지로 이루어진 안정된 원반을 형성시키게 된다.
이 원반은 별이 적색거성으로 진화해 가는동안 별폭풍에 의해 밀려나온 물질들로 구성되는 것이다.

이렇게 형성된 원반들은 갓 태어난 어린 별 주위에서 행성을 만들어내는 원반과 유사한 특성을 가지고 있다.

 

그러나 지금까지 천문학자들은 늙은 별과, 어린 별 주변에 생성되는 원반을 직접 비교하지 못했다.

어린 별의 경우, 주위를 두르고 있는 원반에 대해 충분히 연구가 가능할만큼 가까운 거리에 있는 별들이 많음에 반해 이에 대응될만한 늙은 별로서는 충분히 상세한 사진을 얻을 수 있을만큼 가까이에 있는 별이 없었기 때문이다.

 

그러나 이제 상황이 바뀌었다.

 

벨기에 루벵에 있는 부어 스테렌쿤데 연구소 (the Instituut voor Sterrenkunde)의 미셀 힐랜(Michel Hillen)과 반 빈클(Van Winckel)이 이끄는 천문학 연구팀은 PIONIER 장비와 새로 업그레이드 된 RAPID 탐지기가 탑재되어 있는 VLT간섭계(the Very Large Telescope Interferometer, 이하 VLTI)의 강력한 관측 능력을 이용하였다.

 

이번 관측의 대상이 된 별은 늙은 이중별인 IRAS 08544-4431 [1]로서 이 별은 돛자리 방향으로 지구로부터 4,000 광년 거리에 위치하고 있다.

이 이중별은 물질들을 분출하여 주변에 먼지 원반을 두르고 있는 적색거성과 가까운 거리에서 이 적색거성 주위를 도는 보통 별로 구성되어 있다.

 

연구팀의 일원인 영국 엑세터 대학 자크 클루스카(Jacques Kluska)의 설명은 다음과 같다.
"VLTI의 여러 망원경들로부터 수집한 빛을 합성하여 우리는 매우 높은 해상도의 사진을 얻을 수 있었습니다.
여러 망원경들이 수집한 빛은 직경 150 미터의 단일 망원경이 얻은 빛에 해당하는 수준이죠.
이번에 획득한 데이터의 해상도는 2천 킬로미터 거리에 있는 1유로 동전의 크기와 형태를 그려낼 수 있는 수준입니다."
 
VLTI이 제공해준 유례없는 고해상도 사진[2]과 사진에서 중심의 별을 제거하는 기술 덕분에 별 주위에 자리잡고 있는 모든 물질이 그 모습을 드러낼 수 있었다.
그리고 이를 이용하여 IRAS 08544-4431과 그 주변을 구성하는 모든 요소를 처음으로 분석해 볼 수 있게 되었다.
 
사진에서 가장 눈에 띠는 구조는 확연하게 드러나는 고리이다.
이번 관측을 통해 처음으로 모습을 드러낸 먼지 고리의 안쪽 측면은 먼지 원반의 시작지점으로 예측된 바로 그 지점에 자리잡고 있었다.
이 지점은 별과 가까운 지점이며 별로부터 발생하는 맹렬한 복사에 의해 먼지가 기화될 수 있는 지점이다.

 

이번 논문의 주저자인 미셀 힐렌(Michel Hillen)의 소감은 다음과 같다.
"우리는 이 별의 짝꿍별 주위에 형성된 작은 강착 원반으로부터 발생한 것으로 보이는 희미한 불꽃에 또한번 놀라지 않을 수 없었습니다.
이 별이 이중별이라는 것은 익히 알고 있었죠. 그러나 이 짝꿍별을 직접적으로 관측 가능할 것으라고는 기대하지 않았거든요.
PIONIER의 새로운 감지기가 제공해준 엄청난 성능 향상에 정말 감사하지 않을 수 없습니다.
이를 통해서 이처럼 멀리 떨어진 세계의 안방을 들여다 볼 수 있었으니까요."

 

 

Credit:ESO

 

사진 2> 이 사진은 VLTI의 사진을 편집하여 중앙의 밝은 별을 제거한 것이다.

관측자들을 놀라게 한 짝꿍별의 희미한 빛이 보인다.

 

또한 연구팀은 오래된 별들의 주위에 형성되는 원반이 어린 별 주위에 형성되어 행성 형성의 재료가 되는 원반과 매우 유사하다는 것을 알게 되었다.
이 늙은 별 주위에서 새로운 세대의 행성들이 정말 형성될 수 있는지 여부는 아직 확언할 수 없지만 이것은 매우 흥미로운 가능성을 가지고 있기도 하다.

 

 

한스 반 빈클의 소감은 다음과 같다.
"우리의 관측과 모델링은 원반의 물리적 속성 및 이중별의 진화를 연구하는 데 있어서 새로운 장을 열어젖힌 것이라 할 수 있습니다.
사상 처음으로 서로 가까이 붙어 있는 이중별과 그 주변의 먼지 가득한 환경 간의 복잡한 상호작용을 풀어 헤칠 수 있게 된 것이죠."
 

 

 

Credit:ESO/IAU and Sky & Telescope

 

표1> 이 표는 돛자리의 늙은 이중별 IRAS 08544-4431의 위치를 보여주고 있다.

표 상의 모든 별들은 청명하고 검은 밤하늘이라면 모두 맨눈으로 볼 수 있는 별들이다.

이 별은 작은 망원경으로 봤을 때 평범하고 희미한 점처럼 보인다.

 

Credit:ESO/Digitized Sky Survey 2, Acknowledgement: Davide De Martin

 

사진 3> 이 사진은 늙은 이중별 IRAS 08544-4431 주위 돛자리의 별들이 가득 들어찬 화려한 풍경을 보여주고 있다.
IRAS 08544-4431은 중간 정도의 밝기를 가진 별로서 사진 정 중앙에 자리잡고 있다.

이 사진은  DSS2의 일환으로 제작된 것이다.

사진에는 또한 IRAS 08544-4431과는 전혀 상관이 없지만 몇몇 흥미로운 천체들도 담겨 있다.

사진 하단에는 연필성운(the Pencil Nebula, NGC 2736)이 별 생성구역을 품고 있는 주황색 구름과 함께 보이고 돛자리 초신성 잔해의 일부인 푸른 색의 가스다발들도 보인다.

 

 

각주

 

[1] 이 이름은 이 별이 1980년대에 IRAS 위성에 의해 적외선을 방출하는 천체로 감지되고 목록화되었음을 의미한다.

 

[2] 네 개의 보조 망원경을 이용하는 VLTI의 해상도는 약 1밀리각초이다.
이는 1도를 3600분한 값을 다시 1000으로 나눈 각도에 해당한다.

 

출처 : 유럽 남반구 천문대(European Southern Observatory) Science Release  2016년 3월 9일자 
         http://www.eso.org/public/news/eso1608/
          

참고 : IRAS 08544-4431을 비롯한 각종 별에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          https://big-crunch.tistory.com/12346972

 

원문>

eso1608 — Science Release

Sharpest View Ever of Dusty Disc Around Aging Star

VLTI finds discs around aging stars similar to those around young ones

9 March 2016

The Very Large Telescope Interferometer at ESO’s Paranal Observatory in Chile has obtained the sharpest view ever of the dusty disc around an aging star. For the first time such features can be compared to those around young stars — and they look surprisingly similar. It is even possible that a disc appearing at the end of a star’s life might also create a second generation of planets.

As they approach the ends of their lives many stars develop stable discs of gas and dust around them. This material was ejected by stellar winds, whilst the star was passing through the red giant stage of its evolution. These discs resemble those that form planets around young stars. But up to now astronomers have not been able to compare the two types, formed at the beginning and the end of the stellar life cycle.

Although there are many discs associated with young stars that are sufficiently near to us to be studied in depth, there are no corresponding old stars with discs that are close enough for us to obtain detailed images.

But this has now changed. A team of astronomers led by Michel Hillen and Hans Van Winckel from the Instituut voor Sterrenkunde in Leuven, Belgium, has used the full power of the Very Large Telescope Interferometer (VLTI) at ESO’s Paranal Observatory in Chile, armed with the PIONIER instrument, and the newly upgraded RAPID detector.

Their target was the old double star IRAS 08544-4431 [1], lying about 4000 light-years from Earth in the southern constellation of Vela (The Sails). This double star consists of a red giant star, which expelled the material in the surrounding dusty disc, and a less-evolved more normal star orbiting close to it.

Jacques Kluska, team member from the University of Exeter, United Kingdom, explains: “By combining light from several telescopes of the Very Large Telescope Interferometer, we obtained an image of stunning sharpness — equivalent to what a telescope with a diameter of 150 metres would see. The resolution is so high that, for comparison, we could determine the size and shape of a one euro coin seen from a distance of two thousand kilometres.”

Thanks to the unprecedented sharpness of the images [2] from the Very Large Telescope Interferometer, and a new imaging technique that can remove the central stars from the image to reveal what lies around them, the team could dissect all the building blocks of the IRAS 08544-4431 system for the first time.

The most prominent feature of the image is the clearly resolved ring. The inner edge of the dust ring, seen for the first time in these observations, corresponds very well with the expected start of the dusty disc: closer to the stars, the dust would evaporate in the fierce radiation from the stars.

“We were also surprised to find a fainter glow that is probably coming from a small accretion disc around the companion star. We knew the star was double, but weren’t expecting to see the companion directly. It is really thanks to the jump in performance now provided by the new detector in PIONIER, that we are able to view the very inner regions of this distant system,” adds lead author Michel Hillen.

The team finds that discs around old stars are indeed very similar to the planet-forming ones around young stars. Whether a second crop of planets can really form around these old stars is yet to be determined, but it is an intriguing possibility.

 

“Our observations and modelling open a new window to study the physics of these discs, as well as stellar evolution in double stars. For the first time the complex interactions between close binary systems and their dusty environments can now be resolved in space and time,” concludes Hans Van Winckel.

Notes

[1] The name of the object indicates that it is a source of infrared radiation that was detected and catalogued by the IRAS satellite observatory in the 1980s.

[2] The resolution of the VLTI, used with the four Auxiliary Telescopes, was about one milliarcsecond (1/1000th of 1/3600th of a degree).

More information

This research was presented in a paper entitled “Imaging the dust sublimation front of a circumbinary disk”, by M. Hillen et al., to appear as a letter in the journal Astronomy & Astrophysics.

The team is composed of M. Hillen (Instituut voor Sterrenkunde, Leuven, Belgium), J. Kluska (University of Exeter, Exeter, United Kingdom), J.-B. Le Bouquin (UJF-Grenoble 1/CNRS-INSU, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, France), H. Van Winckel (Instituut voor Sterrenkunde, Leuven, Belgium), J.-P. Berger (ESO, Garching, Germany), D. Kamath (Instituut voor Sterrenkunde, Leuven, Belgium) and V. Bujarrabal (Observatorio Astronómico Nacional, Alcalá de Henares, Spain).

ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It is supported by 16 countries: Austria, Belgium, Brazil, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom, along with the host state of Chile. ESO carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities enabling astronomers to make important scientific discoveries. ESO also plays a leading role in promoting and organising cooperation in astronomical research. ESO operates three unique world-class observing sites in Chile: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope, the world’s most advanced visible-light astronomical observatory and two survey telescopes. VISTA works in the infrared and is the world’s largest survey telescope and the VLT Survey Telescope is the largest telescope designed to exclusively survey the skies in visible light. ESO is a major partner in ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre European Extremely Large Telescope, the E-ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.

Links

• Research paper
• Further information about PIONIER, and the new RAPID detector
• Photos of the VLT

Contacts

Hans Van Winckel
Instituut voor Sterrenkunde
KU Leuven, Belgium
Tel: +32 16 32 70 32
Email: Hans.VanWinckel@ster.kuleuven.be

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cell: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

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