SPHERE가 촬영한 다양한 원시행성원반들

 

Credit:ESO/H. Avenhaus et al./E. Sissa et al./DARTT-S and SHINE collaborations

 

사진 1> ESO 초거대망원경에 장착된 SPHERE로 촬영된 이 사진들은 가까운 별들 주위에 휘감겨 있는 먼지 원반의 모습을 대단히 상세하게 보여주고 있다.

이 원반들은 행성이 형성되면서 만들어진 효과일 것으로 보이는 현상들과 함께 다양한 형태와 크기, 구조들을 보여주고 있다.

 

Credit:ESO/E. Sissa et al.

 

사진 2> 이 사진은 GSC 07396-00759라는 이름의 별 주위에서 발견된, 모서리를 우리에게 향하고 있는 원반의 모습이다. 

이 별은 DARTTS-S 관측 프로그램이 대상으로 하는 다중별계 중 하나이다. 

특이하게도 이 원반은 동일한 다중별계 내에 포함되어 있는 동일한 연령의 다른 황소자리 T유형의 별보다 훨씬더 많은 가스를 포함하고 있다.

원반은 하단 좌측에서 상단 우측으로 뻗어 있으며 중간에 있는 별빛은 인위적으로 차폐되어 있다.

 

Credit:ESO/H. Avenhaus et al./DARTT-S collaboration

 

사진 3> 이 사진은 이리자리 IM별 주위의 먼지 원반을 촬영한 것으로 먼지 원반이 대단히 세밀하게 포착되었다.

 

ESO초거대망원경에 탑재된 SPHERE를 이용하여 촬영된 사진들이 근거리의 어린 별들을 둘러싸고 있는 먼지 원반을 그 어떤 사진보다도 세밀하게 보여주고 있다.

이 먼지원반들은 아직 행성의 형성이 진행중임을 말해주는 것으로 판단되는 요소들을 비롯하여 다양한 크기와 형태, 구조를 보여주고 있다.

 

ESO 초거대망원경에 장착된 SPHERE는 대단히 밝게 빛나는 별빛을 차단하여 그 주변 상황을 보다 자세히 살펴볼 수 있도록 해 주는 장비이다.

 

이번에 새로 발표된 SPHERE 사진들은 별 주변에서 발견되는 대단히 다양한 먼지원반들을 보여주고 있다.

이 원반들은 크기나 모양도 제각각이어서 어떤 것들은 밝은 고리를 품고 있는가 하면, 어떤 원반들은 검은 고리를 품고 있기도 하고 심지어 어떤 원반들은 햄버거 모양을 닮기도 했다.

 

또한 이 원반들은 그 방향이 어느쪽을 향하고 있는가에 따라서 드라마틱하게 달라지는 외양도 가지고 있다. 

전면이 우리를 향하는 경우 원으로 보이지만 측면이 우리를 향하는 경우는 폭좁은 바늘처럼 보이는 것이다.

 

SPHERE의 주요 임무는 직접적인 촬영을 통해 가까운 거리의 별 주위에서 거대한 외계행성을 발견하고 연구하는데 있다.

이 장비는 또한 행성이 만들어지는 것으로 추정되는 어린 별 주위의 원반을 촬영하는데도 최고의 기능을 제공하고 있다.

이러한 원반을 연구하는 것은 원반의 속성 및 행성의 형성과 진화 간의 연관 관계를 파악하는데 핵심이 되는 부분이다.

 

사진에 보이는 수많은 어린 별들은 황소자리 T별에 대한 새로운 연구로부터 유래한 것이다. 

황소자리 T별의 범주에 해당하는 별들은 나이는 1천만 년이 채 되지 않은 대단히 어린별들이며 그 밝기도 대단히 높은 별들이다.

이러한 별들을 휘감고 있는 원반에는 가스와 먼지, 그리고 행성과 원시 행성계를 구축하는 기본 단위가 되는 미행성체들이 포함되어 있다. 

 

이 사진들은 또한 40억년 전, 우리 행성계가 형성되던 당시 모습이 어땠을지도 말해주고 있다.

 

여기 등장하는 사진들 대부분은 DARTTS-S(Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE, SPHERE를 이용한 황소자리 T별 주위의 원반 관측 프로그램)의 일환으로 만들어진 것이다.

 

이 별들은 지구로부터 230년 광년에서 550년 광년 사이 거리 범위에 위치한다.

참고로 미리내의 지름이 약 10만 광년이므로 상대적으로 말하자면 이 별들은 정말 지구와 가까이 있는 별들인 셈이다. 

 

하지만 이처럼 가까운 거리에도 불구하고 별의 밝기가 워낙 압도적이기 때문에 원반에 반사되는 희미한 빛을 잡아 좋은 화상을 얻어내기란 매우 어려운 일이다.

 

또다른 SPHERE 관측에서는 SHINE 관측 프로그램(SpHere INfrared survey for Exoplanets, 외계행성 탐사를 위한 SPHERE 적외선 관측)에서 발견한 GSC 07396-00759 라는 별 주위에서 우리에게 모서리를 향하고 있는 원반을 발견하기도 했다.

 

이 붉은 별은 DARTTS-S 프로그램에 대상으로 포함되어 있는 다중별계 중 하나이다. 

그런데 특이하게도 이 원반은 별의 나이가 유사함에도 불구하고 동일 계 내에 있는 황소자리 T 유형의 별 주위에 있는 가스를 풍부하게 담고 있는 원반보다 훨씬 더 진화한 것처럼 보인다. 

 

동일한 연령을 가진 두 개 별 주위를 두르고 있는 원반 간에 나타나는 이러한 특이한 차이는 천문학자들이 왜 이 원반들과 그 특성들을 보다 정확하게 관측하고자 하는지에 대한 또 다른 이유가 된다.

 

천문학자들은 행성과 원반간의 상호작용, 행성계 내에서 나타나는 궤도 운동 및 원반의 진화 양상 등과 관련된 여러 인상적인 사진들을 얻기 위해 SPHERE를 이용해왔다.

 

SPHERE를 이용한 관측 데이터는 ALMA와 같은 다른 천체관측도구의 데이터와 함께 어린 별 주위의 환경과 행성 형성의 복잡한 메커니즘을 이해하는데 혁명적인 도구가 되고 있다.

 

출처 : 유럽남부천문대(European Southern Observatory) Photo Release  2018년 4월 11일자 

       http://www.eso.org/public/news/eso1811/

         

참고 : 다양한 외계행성 및 원시행성원반에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346973

 

원문>

eso1811 — Photo Release

SPHERE Reveals Fascinating Zoo of Discs Around Young Stars

11 April 2018

New images from the SPHERE instrument on ESO’s Very Large Telescope are revealing the dusty discs surrounding nearby young stars in greater detail than previously achieved. They show a bizarre variety of shapes, sizes and structures, including the likely effects of planets still in the process of forming.

The SPHERE instrument on ESO’s Very Large Telescope (VLT) in Chile allows astronomers to suppress the brilliant light of nearby stars in order to obtain a better view of the regions surrounding them. This collection of new SPHERE images is just a sample of the wide variety of dusty discs being found around young stars.

These discs are wildly different in size and shape — some contain bright rings, some dark rings, and some even resemble hamburgers. They also differ dramatically in appearance depending on their orientation in the sky — from circular face-on discs to narrow discs seen almost edge-on.

SPHERE’s primary task is to discover and study giant exoplanets orbiting nearby stars using direct imaging. But the instrument is also one of the best tools in existence to obtain images of the discs around young stars — regions where planets may be forming. Studying such discs is critical to investigating the link between disc properties and the formation and presence of planets.

Many of the young stars shown here come from a new study of T Tauri stars, a class of stars that are very young (less than 10 million years old) and vary in brightness. The discs around these stars contain gas, dust, and planetesimals — the building blocks of planets and the progenitors of planetary systems.

These images also show what our own Solar System may have looked like in the early stages of its formation, more than four billion years ago.

Most of the images presented were obtained as part of the DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE) survey. The distances of the targets ranged from 230 to 550 light-years away from Earth. For comparison, the Milky Way is roughly 100 000 light-years across, so these stars are, relatively speaking, very close to Earth. But even at this distance, it is very challenging to obtain good images of the faint reflected light from discs, since they are outshone by the dazzling light of their parent stars.

Another new SPHERE observation is the discovery of an edge-on disc around the star GSC 07396-00759, found by the SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) survey. This red star is a member of a multiple star system also included in the DARTTS-S sample but, oddly, this new disc appears to be more evolved than the gas-rich disc around the T Tauri star in the same system, although they are the same age. This puzzling difference in the evolutionary timescales of discs around two stars of the same age is another reason why astronomers are keen to find out more about discs and their characteristics.

Astronomers have used SPHERE to obtain many other impressive images, as well as for other studies including the interaction of a planet with a disc, the orbital motions within a system, and the time evolution of a disc.

The new results from SPHERE, along with data from other telescopes such as ALMA, are revolutionising astronomers’ understanding of the environments around young stars and the complex mechanisms of planetary formation.

More information

The images of T Tauri star discs were presented in a paper entitled “Disks Around T Tauri Stars With SPHERE (DARTTS-S) I: SPHERE / IRDIS Polarimetric Imaging of 8 Prominent T Tauri Disks”, by H. Avenhaus et al., to appear in in the Astrophysical Journal. The discovery of the edge-on disc is reported in a paper entitled “A new disk discovered with VLT/SPHERE around the M star GSC 07396-00759”, by E. Sissa et al., to appear in the journal Astronomy & Astrophysics.

The first team is composed of Henning Avenhaus (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany; ETH Zurich, Institute for Particle Physics and Astrophysics, Zurich, Switzerland; Universidad de Chile, Santiago, Chile), Sascha P. Quanz (ETH Zurich, Institute for Particle Physics and Astrophysics, Zurich, Switzerland; National Center of Competence in Research “PlanetS”), Antonio Garufi (Universidad Autonónoma de Madrid, Madrid, Spain), Sebastian Perez (Universidad de Chile, Santiago, Chile; Millennium Nucleus Protoplanetary Disks Santiago, Chile), Simon Casassus (Universidad de Chile, Santiago, Chile; Millennium Nucleus Protoplanetary Disks Santiago, Chile), Christophe Pinte (Monash University, Clayton, Australia; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), Gesa H.-M. Bertrang (Universidad de Chile, Santiago, Chile), Claudio Caceres (Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile), Myriam Benisty (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS/INSU; Universidad de Chile, Santiago, Chile; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France) and Carsten Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, The Netherlands).

The second team is composed of: E. Sissa (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy), J. Olofsson (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany; Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile), A. Vigan (Aix-Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), J.C. Augereau (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France) , V. D’Orazi (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy), S. Desidera (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy), R. Gratton (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy), M. Langlois (Aix-Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille Marseille, France; CRAL, CNRS, Université de Lyon, Ecole Normale Suprieure de Lyon, France), E. Rigliaco (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy), A. Boccaletti (LESIA, Observatoire de Paris-Meudon, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Université Paris Diderot, Meudon, France), Q. Kral (LESIA, Observatoire de Paris-Meudon, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Université Paris Diderot, Meudon, France; Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, UK), C. Lazzoni (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy; Universitá di Padova, Padova, Italy), D. Mesa (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy; University of Atacama, Copiapo, Chile), S. Messina (INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania, Catania, Italy), E. Sezestre (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), P. Thébault (LESIA, Observatoire de Paris-Meudon, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Université Paris Diderot, Meudon, France), A. Zurlo (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile; Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomia, CNRS/INSU; Universidad de Chile, Santiago, Chile; INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy), T. Bhowmik (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), M. Bonnefoy (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), G. Chauvin (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France; Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), M. Feldt (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), J. Hagelberg (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), A.-M. Lagrange (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), M. Janson (Stockholm University, Stockholm, Sweden; Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), A.-L. Maire (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), F. Ménard (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), J. Schlieder (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, USA; Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), T. Schmidt (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), J. Szulági (Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich, Zurich, Switzerland; Institute for Computational Science, University of Zurich, Zurich, Switzerland), E. Stadler (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), D. Maurel (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), A. Deboulbé (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), P. Feautrier (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), J. Ramos (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany) and R. Rigal (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Amsterdam, The Netherlands).

ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It has 15 Member States: Austria, Belgium, 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 and with Australia as a strategic partner. 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 and its world-leading Very Large Telescope Interferometer as well as two survey telescopes, VISTA working in the infrared and the visible-light VLT Survey Telescope. ESO is also a major partner in two facilities on Chajnantor, APEX and ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre Extremely Large Telescope, the ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.

Links

• Research paper (Avenhaus et al.)
• Research paper (Sissa et al.)
• SPHERE consortium web page
• Photos of the VLT
• Photos of SPHERE

Contacts

Henning Avenhaus
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Email: havenhaus@gmail.com

Elena Sissa
INAF - Astronomical Observatory of Padova
Padova, Italy
Email: elena.sissa@inaf.it

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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