우주 공간의 배트 시그널

Credit: NASA, ESA, K. Pontoppidan
이 사진은 배트셰도우(the Bat Shadow)라는 별명이 붙은 그림자를 보여주고 있다.(사진 상단 오른쪽)  
이 그림자는 별을 감싸고 있는 원시행성원반에 의해 만들어진 것이다.

 

Credit: ESO
이 사진은 ESO 초거대망원경에 장착된 고감도광대역K밴드화상기(High Acuity Wide-field K-band Imager, HAWK-I)를 통해 바라본 뱀자리성운의 사진이다. 
HAWK-I의 필터를 이용하여 허블우주망원경이 촬영한 앞의 사진과 유사한 파장의 사진을 만들어낼 수 있었다.

 
HBC 672는 날개를 뻗고 있는 듯한 검은 그림자로 인해 배트셰도우(the Bat Shadow)라는 별명을 가지고 있는 젊은 별이다.  허블우주망원경을 이용한 관측에서 이 별의 원반이 만드는 그림자에서 재미있게도 날개를 퍼덕이고 있는 듯한 모습이 처음으로 관측되었다. 
이 별은 뱀자리성운(the Serpens Nebula)이라 불리는 1,300 광년 거리의 별탄생구역에 자리잡고 있다. 

허블우주망원경이 원시행성원반을 두르고 있는 이 어린 별을 처음으로 관측한 것은 2018년의 일이었다. 
이 별의 원반은 별들을 만들어내는 구름에 거대한 그림자를 드리우고 있는데 그 모습이 마치 벽을 비추고 있는 후레쉬 불빛에 날벌레가 비춰지는 듯 했다. 

 

이번에 천문학자들은 이 배트셰도우가 날개짓을 하는 듯한 모습을 우연히 관측했다. 
이러한 현상은 이 원반에서 생성된 행성이 원반의 물질들을 끌어당겨 원반을 구부리고 있기 때문에 발생한 듯 하다. 

이번에 발표된 논문의 수석저자인 우주망원경과학연구소의 천문학자 클라우스 폰토피단(Klaus Pontoppidan)의 설명은 다음과 같다. 
"지금 여기 별이 하나 있습니다. 이 별은 원반에 둘러싸여 있는데 그 원반은 토성 고리와는 다르게 평평하지 않고 부풀어 있습니다. 이 별에서 쏟아져나오는 빛은 전혀 막힘이 없었다면 계속 일직선으로 뻗어나오겠죠.  하지만 이 빛은 원반에 막혀버렸고 그래서 그 뒤쪽으로 그림자를 만들고 있습니다."

 

그 그림자가 펄럭이는 듯한 모습이 관측되었다는 것은 놀라운 일이다. 
폰토피단과 연구팀은 여러 필터를 이용하여 13개월에 걸쳐 이 그림자를 관측해왔다. 
그리고 오래 전 찍은 사진과 새로 찍은 사진을 합성하려 했을 때 이 그림자가 움직였다는 사실을 알 수 있었다. 
이 그림자는 태양계 직경의 200배에 달할 정도로 거대한 크기이다. 
그래서 별로부터 쏟아져나오는 빛이 즉시 이 원반을 가로질러 나오지 못하며 그림자가 만들어지고 있는 곳까지 도달하려면 무려 45일이 걸린다. 

 

폰토피단과 연구팀은 원반을 휘게 만드는 행성이 자신의 별을 공전하는 기간은 180일이 되지 않을 것으로 계산했다. 
연구팀은 이 모종의 행성이 자신의 별로부터 떨어져 있는 거리가 대략 태양에서 지구 거리와 비슷할 것으로 추정하였다. 연구팀은 또한 이 원반이 거리가 멀어질수록 퍼지는 각도가 증가하여 마치 나팔처럼 벌어져 있을 것으로 추정했다. 
원반에서 불룩 솟아오른 두 개의 지점이 있고 아래로 눌려 있는 두 개의 지점이 있다면 마치 날개를 퍼덕이고 있는 듯한 그림자가 만들어지는 이유를 설명할 수 있게 된다. 

연구팀은 또한 이 원반에 있는 행성이 원반의 평면에 대해 기울어진 궤도를 가지고 있을 것으로 추정했다. 
만약 이러한 현상이 행성 때문이 아니라면, 가능성은 상대적으로 낮지만 질량이 적은 짝꿍별이 원반의 바깥쪽에서 HBC 672 주위를 돌고 있을 것으로 예측해 볼 수도 있다. 
하지만 폰토피단과 연구팀은 원반의 두께로 보았을 때, 짝꿍별이 돌고 있을 가능성은 높지 않은 것으로 판단하였고 현재로서는 이 별이 이중별이라는 증거도 없다. 

이 별의 주위를 감싸고 있는 원반은 가스와 먼지, 암석들로 이루어져 있다. 
그 거리가 너무 멀고, 원반도 작다 보니 허블우주망원경을 이용한 관측으로도 그 모습을 직접적으로 볼 수는 없다. 
하지만 투영된 그림자를 기반으로 과학자들은 이 원반의 두께와 반경의 비율이 약 1:5 정도일 것으로 추정하고 있다.  
연구팀의 이번 논문은 아스트로피지컬 저널(the Astrophysical Journal)에 개재될 예정이다. 

Credit: NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2 (Acknowledgement: Davide De Martin) 
이 사진은 뱀자리성운 주변의 하늘을 디지털촬영을 이용한 온하늘탐사(the Digitized Sky Survey)를 통해 담아낸 사진이다. 뱀자리 별생성구역은 별들이 만들어지고 있는 고밀도 지역이다.  
거리는 1,300 광년으로 개개의 원시별을 세부적으로 분해하여 연구가능할만큼 가까운 거리이다.  

 

출처 : 유럽우주국(ESA) 허블 2020년 6월 25일 Photo Release 

        https://www.spacetelescope.org/news/heic2012/

Hubble Watches the “Flapping” of Cosmic Bat Shadow