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최초의 사진 촬영된 별은 외계 행성이 아니었다.
약 200km의 얼음이 풍부한 두 개의 행성 블록이 이 별 시스템에서 충돌했을 것이다.
별 Formalhaut 주위의 밝은 광점은 두 개의 큰 혜성의 충돌에 의해 만들어졌다. 행성 신호가 사라질 정도로 확장되고 증발한 파편 구름이 만들어졌다.

외계 행성이 사라진다
Formalhaut b는 행성이 아니라 혜성 충돌의 잔해 구름이었다.

오해 :
2008년도에 촬영한 한 외계 행성이 새로운 관측에서는 전혀 보이지 않는다.
대신, 별 Formalhaut 주위의 밝은 빛의 지점은 두 개의 큰 혜성의 충돌에 의해 만들어졌다. 이것은 행성 신호가 사라질 정도로 확장되고 증발한 파편 구름을 만들었다.

▲ 추정되는 외계 행성 Formalhaut b는 새로운 허블 기록이 입증한 것처럼 실제로 우주 충돌이었다. © ESA / NASA, M. Kornmesser.

25광년 떨어져 있는 별 Formalhaut A는 몇 가지 면에서 이례적이다.
한편으로는 두 별난 별이 있는 삼중 시스템을 형성한다.
다른 한편으로, 이 3개의 별 중 2개는 먼지와 얼음으로 만들어진 벨트를 가지고 있다.
우리 태양계에 있는 *Kuiper(카이퍼) 벨트와 비슷하다.
* 카이퍼 벨트

 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)는 태양계의 해왕성궤도(태양에서 약 30AU)보다 바깥이며, 황도면 부근에 천체가

  도넛모양으로 밀집한 영역이다.

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이상한 불일치

그러나 가장 흥미로운 특징은 2008년 천문학자들이 발표한 것이다.
허블 우주 망원경의 이미지는 Formalhaut A의 먼지 디스크 안쪽 가장자리에 작고 밝은 빛의 점을 Formalhaut b를 보여 주었다.

외계 행성 Formalhaut b는 몇 가지 수수께끼를 제시했다.
가시광선에서 비정상적으로 밝게 빛났음에도 불구하고, 그는 적외선 범위의 열적 특징이 없었다. 또한, 그 궤도는 먼지에 중력에 의한 난기류없이 근처의 먼지 디스크를 가로지르는 것처럼 보였다. 그리고 행성의 밝기는 동일하게 유지되지 않았지만 시간이 지남에 따라 감소하는 것처럼 보였다.

애리조나 대학교의 안드레아스 가스파(Andreas Gaspar)는 ‘Formalhaut b’는 실제 행성과 다른 길을 걸었다. 왜?
Formalhaut b의 미스터리를 해결하기 위해 가스파Gaspar와 동료 조지 리케(George Rieke)는 최근 이 특별한 외계 행성의 허블 이미지를 모두 분석했다. 

▲ 별 'Formalhaut(왼쪽)' 와 주위의 먼지와 얼음 고리. 고리의 안쪽 가장자리에 외계 행성이 있는 부분이 확대되어 있다.© NASA / ESA, A. Gaspar 및 G. Rieke / University of Arizona

행성은 없었다

"우리의 연구는 이 행성 크기의 물체가 존재하지 않았음을 나타내는 몇 가지 특이성을 보여준다"라고 Gaspar는 말했다. 다시 말해서, 아마도 최초의 사진 촬영된 별은 외계 행성이 아니었다. 이에 대한 증거는 2010년부터 2014년까지 허블 우주 망원경의 데이터를 통해 확인된다.

천문학자들이 보고한 것처럼 이 이미지들은 행성이 점점 희미해지면서 동시에 점점 커지고 있는 것으로 보인다. 또한, 이 물체는 바운드 행성 궤도에 해당하지 않고 별 시스템 밖의 코스에 있는 궤도에 있는 것으로 보인다. 2014년에는 더이상 명확한 광점이 없었다.

두 혜성 사이의 충돌

그러나 이것을 어떻게 설명 할 수 있을까?
천체 물리학 모델의 도움으로 Gaspar와 Rieke는 가능한 옵션을 탐색했다.
한 시나리오는 데이터와 가장 일치하는 것으로 판명되었다. 즉 치명적인 충돌이다.
이것에 따르면, 약 200km의 얼음이 풍부한 두 개의 행성 블록이 이 별 시스템에서 충돌했을 것이다. 아마도 2004년에 행성과 같은 광점이 처음 관측되기 직전일 것이다.

연구원들에 따르면, 이 충돌 시나리오는 Formalhaut b의 이상한 퇴색과 별 시스템으로부터 향한 궤도를 설명할 수 있다. Gaspar는 “최근에 생성된 먼지구름은 Formalhaut A의 중심 별에서 상당한 방사선 압력을 경험할 것이며 이 경로로 들어올 것”이라고 설명했다. 그리고 물체의 크기가 커지는 것을 확장 충돌 구름으로 쉽게 설명 할 수 있다.

행성 개발을 위한 테스트 실험실

리케는 “우리는 다른 시스템의 천체들 사이에서 그러한 충돌이 일어난다는 증거를 가지고 있다”고 말했다. 그러한 사건은 매우 드물고 관찰하기가 어렵다.
"Formalhaut-별 시스템은 외계 행성과 별 시스템이 어떻게 발전하는지 우리 아이디어를 위한 최고의 테스트 실험실이다.“
우리의 태양계 초기에도 일반적인 이론에 따르면, 행성 주요구성의 충돌은 연구자들이 설명하는 것처럼 반복적으로 발생했다.

천문학자들이 근처의 Formalhaut 시스템에서 이런 사건과 그 결과를 관찰할 수 있는 것은 더욱 흥미롭다. "우리는 허블 우주 망원경으로 그러한 희귀한 사건을 볼 수 있는 적절한 시기에 적절한 장소에 있었다."

Formalhaut A는 여전히 행성을 가질 수 있다.

흥미로운 점은 204개의 "외계 행성"이 존재하지 않았더라도 Formalhaut A는 하나 이상의 외계 행성을 가질 수 있다. 두 개의 큰 혜성 사이에 충돌을 일으키기 위해서는 이 조용한 시스템에서 중력이 영향을 미쳤을 것이다.
Gaspar와 Rieke는 “이로 인해 우리는 이 별 주위에 하나 이상의 가상 행성이 가지고 있는 간섭을 목격했다고 가정한다”고 강조했다.

천문학자들은 2021년에 출시 될 NASA의 제임스 웹(James-Webb) 우주 망원경으로 이 행성들과 Formalhaut 시스템의 다른 특징들을 추적 할 수 있기를 바라고 있다.
이 적외선 망원경은 시 운전 후 첫 해에 별 시스템의 내부 영역을 면밀히 검토할 것이다.

(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020; doi: 10.1073/pnas.1912506117)

출처: NASA Goddard Space Flight Center/ NASA 고다드 우주 비행 센터

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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