NASA 웹, 베타 픽토리스 시스템에서 먼지 쌓인 '고양이 꼬리' 발견

불과 63광년 거리에 위치한 젊은 행성계인 베타 픽토리스(Beta Pictoris)는 수십 년간의 심층 연구 이후에도 계속해서 과학자들의 흥미를 끌고 있습니다. 그것은 소행성, 혜성, 소행성 사이의 충돌로 인해 생성된 잔해 원반인 다른 별 주변의 이미지를 담은 최초의 먼지 원반을 보유하고 있습니다. NASA의 허블 우주 망원경으로 관측한 결과, 이 시스템에서 첫 번째로 보였던 외부 디스크에 대해 기울어져 있는 두 번째 잔해 디스크가 나타났습니다. 이제 NASA의 James Webb 우주 망원경을 사용하여 Beta Pictoris 시스템(Beta Pic)을 이미지화하는 천문학자 팀이 이전에는 볼 수 없었던 새로운 구조를 발견했습니다.

스페인 우주생물학 센터의 Isabel Rebollido가 이끄는 팀은 Webb의 NIRCam(근적외선 카메라)과 MIRI(중적외선 기기)를 사용하여 이전에 감지된 Beta Pic의 주 및 이차 잔해 원반의 구성을 조사했습니다. 결과는 예상을 뛰어넘었고, 2차 잔해 원반의 남서쪽 부분에서 뻗어나가는 고양이 꼬리 모양의 급격하게 기울어진 먼지 가지를 드러냈습니다.

Rebollido는 “Beta Pictoris는 모든 것을 갖춘 잔해 디스크입니다. 매우 밝고 가까운 별을 가지고 있어 매우 잘 연구할 수 있으며 다중 구성 요소 디스크, 외계 혜성 및 두 개의 이미지 외계 행성으로 구성된 복잡한 성운 환경을 가지고 있습니다”라고 말했습니다. 연구의 주요 저자. “이 파장 범위에서 이전에 지상에서 관측한 적이 있었지만 현재 Webb에서 갖고 있는 감도와 공간 분해능이 없었기 때문에 이 기능을 감지하지 못했습니다.”

Webb로 개선된 스타의 초상화

Webb 또는 JWST를 사용하더라도 올바른 파장 범위(이 경우 중적외선)에서 Beta Pic을 들여다보는 것은 MIRI 데이터에만 나타나기 때문에 고양이 꼬리를 감지하는 데 매우 중요했습니다. Webb의 중적외선 데이터에서는 Beta Pic의 두 디스크 사이의 온도 차이도 드러났는데, 이는 아마도 구성의 차이 때문일 가능성이 높습니다.

“우리는 Webb이 Beta Pic 주위에 두 가지 유형의 재료가 있다는 것을 밝힐 것이라고 기대하지 않았습니다. 그러나 MIRI는 보조 디스크와 고양이 꼬리의 재료가 메인 디스크보다 더 뜨겁다는 것을 분명히 보여주었습니다”라고 공동 연구원인 Christopher Stark는 말했습니다. -메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터에서 연구한 저자입니다. “원반과 꼬리를 형성하는 먼지는 매우 어두워서 가시광선 파장에서는 쉽게 볼 수 없지만 중적외선에서는 빛납니다.”

더 뜨거운 온도를 설명하기 위해 팀은 먼지가 우리 태양계의 혜성과 소행성 표면에서 발견되는 물질과 유사한 다공성 “유기 내화 물질”일 수 있다고 추론했습니다. 예를 들어, NASA의 OSIRIS-REx 임무에 의해 소행성 Bennu에서 샘플링된 물질에 대한 예비 분석에서는 MIRI가 Beta Pic에서 발견한 것과 매우 유사하게 매우 어둡고 탄소가 풍부한 것으로 나타났습니다.

The Tail의 수수께끼 같은 시작은 향후 연구를 보장합니다

그러나 여전히 남아 있는 중요한 질문은 다음과 같습니다. 다른 별 주위의 원반에서 볼 수 있는 것과는 달리 독특하게 구부러진 특징인 고양이 꼬리의 모양을 어떻게 설명할 수 있습니까?

Rebollido와 팀은 고양이 꼬리를 모방하고 그 기원을 밝히기 위해 다양한 시나리오를 모델링했습니다. 추가 연구와 테스트가 필요하지만 팀은 고양이 꼬리가 불과 100년 전에 발생한 먼지 생성 사건의 결과라는 강력한 가설을 제시합니다.

메릴랜드 주 볼티모어에 있는 우주 망원경 과학 연구소의 공동 저자인 마샬 페린(Marshall Perrin)은 “충돌과 같은 어떤 일이 일어나면 많은 먼지가 생성됩니다.”라고 말했습니다. “처음에는 먼지가 발생원과 동일한 궤도 방향으로 이동하다가 나중에 퍼지기 시작합니다. 별에서 나오는 빛은 가장 작고 푹신한 먼지 입자를 별에서 더 빠르게 밀어내는 반면, 더 큰 입자는 많이 움직이지 않아 긴 덩굴손을 만듭니다.”

“고양이의 꼬리 특징은 매우 특이해서 동적 모델로 곡률을 재현하는 것이 어려웠습니다.”라고 Stark는 설명했습니다. “우리 모델에는 시스템 밖으로 매우 빠르게 밀려날 수 있는 먼지가 필요하며, 이는 시스템이 유기 내화물로 만들어졌음을 다시 한번 시사합니다.”

팀이 선호하는 모델은 디스크에서 멀어지는 꼬리의 날카로운 각도를 단순한 착시 현상으로 설명합니다. 꼬리의 곡선 모양과 결합된 우리의 관점은 관찰된 꼬리의 각도를 생성하지만 실제로 재료의 호는 5도 경사에서만 디스크에서 벗어납니다. 꼬리의 밝기를 고려하여 팀은 고양이 꼬리 내의 먼지 양이 100억 마일에 걸쳐 퍼져 있는 큰 주 벨트 소행성과 맞먹는 것으로 추정합니다.

Beta Pic의 잔해 원반 내 최근 먼지 생성 사건은 MIRI 데이터에서 볼 수 있듯이 꼬리 반대쪽에서만 볼 수 있는 경사진 내부 원반의 비대칭 확장을 설명할 수 있습니다. 최근의 충돌 먼지 생성은 이전에 2014년 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 어레이에서 발견된 특징, 즉 고양이 꼬리 근처에 위치한 일산화탄소(CO) 덩어리를 설명할 수 있습니다. 별의 방사선은 대략 100년 이내에 CO를 분해해야 하기 때문에 여전히 존재하는 가스 농도는 동일한 사건의 지속적인 증거가 될 수 있습니다.

“우리 연구에 따르면 Beta Pic은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 활동적이고 혼란스러울 수 있습니다.”라고 Stark는 말했습니다. “JWST는 가장 잘 연구된 객체를 볼 때에도 계속해서 우리를 놀라게 합니다. 우리는 이러한 행성계에 대한 완전히 새로운 창을 갖게 되었습니다.”

이 결과는 루이지애나주 뉴올리언스에서 열린 미국천문학회 제243차 회의에서 기자회견을 통해 발표됐다.

관측은 보장된 시간 관측 프로그램 1411의 일부로 수행되었습니다.

제임스 웹 우주 망원경은 세계 최고의 우주 과학 관측소입니다. Webb은 우리 태양계의 미스터리를 풀고, 다른 별 주위의 먼 세계를 바라보며, 우주의 신비한 구조와 기원, 그리고 그 안에서 우리가 있는 위치를 조사하고 있습니다. Webb은 NASA가 파트너인 ESA(유럽 우주국) 및 캐나다 우주국과 함께 주도하는 국제 프로그램입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240111113100.htm