.Dawn of a New Solar System: Watch Planets Begin to Form 1300 Light-Years Away

새로운 태양계의 새벽: 1300광년 떨어진 곳에서 행성 형성 시작을 지켜보세요

유럽 남방 천문대(ESO)2025년 7월 19일

이것은 천문학자들이 행성 형성 초기 단계의 증거를 관측한 아기별 HOPS-315입니다. 이 이미지는 ESO가 협력하는 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 전파망원경(ALMA)으로 촬영되었습니다. 제임스 웹 우주 망원경(JWST)의 데이터와 함께, 이러한 관측 결과는 뜨거운 광물이 굳기 시작하고 있음을 보여줍니다. 출처: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/M. McClure 외

우주의 획기적인 발견으로, 제임스 웹 망원경과 ALMA 망원경을 사용하는 과학자들은 행성계의 가장 초기 모습을 희귀하게 포착했습니다. 지구에서 1,300광년 떨어진 HOPS-315라는 어린 별 주위에서 뜨거운 광물 결정이 처음으로 응고되기 시작하는 모습입니다.

천문학자들이 태양계 너머에서 행성 형성의 시작을 관측한 것은 이번이 처음이며, 지구와 그 형제 행성들이 어떻게 생겨났는지에 대한 놀라운 유사점을 제공합니다. 이번 발견은 미래 행성의 씨앗으로 변하는 먼지 낀 가스 원반을 보여주며, 우리 자신의 기원을 되돌아보는 놀라운 시간을 선사합니다.

1-1.발견: 행성 형성 과정 포착

국제 과학자 팀이 태양 너머 별 주위에서 행성이 형성되기 시작하는 정확한 순간을 처음으로 밝혀냈습니다. 유럽 남방 천문대( ESO )가 핵심 역할을 하는 망원경인 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열( ALMA )의 관측 자료 와 제임스 웹 우주 망원경 ( JWST )의 데이터를 사용하여 연구진은 행성 형성 물질의 가장 초기 흔적을 발견했습니다. 이 작은 입자들은 막 식어서 굳기 시작한 뜨거운 광물로 이루어져 있습니다. 이번 발견은 행성계 형성의 가장 초기 단계를 기록한 것으로, 우리 태양계 초기의 모습을 엿볼 수 있는 귀중한 자료입니다.

이 이미지들은 어린 별 HOPS-315 주변에서 뜨거운 가스가 어떻게 고체 광물로 응축되는지 보여줍니다. 왼쪽 이미지는 ESO가 협력하는 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 전파망원경(ALMA)으로 촬영했습니다. 두 개의 삽입 그림은 일산화규소 분자가 고체 규산염으로 응축되는 모습을 그린 그림입니다. 출처: ESO/L. Calçada/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/M. McClure 외

네덜란드 라이덴 대학교의 멜리사 맥클루어 교수이자 오늘 Nature에 게재된 새로운 연구의 주저자인 그녀는 "우리 태양이 아닌 다른 별 주위에서 행성 형성이 시작되는 가장 초기의 순간을 처음으로 확인했습니다."라고 말했습니다.

1-2.
미국 퍼듀 대학의 메렐 반트 호프 교수이자 공동 저자인 그는 연구 결과를 "아기 태양계의 사진"에 비유하며, "우리 태양계가 막 형성되기 시작했을 때의 모습과 비슷한 시스템을 보고 있다"고 말했습니다.

이 영상은 천문학자들이 최초로 고체 광물로 응축되는 가스를 확인한 어린 별 HOPS-315를 확대해서 보여줍니다.

1-3.우리의 초기 태양과 같은 별

이번 발견의 중심에 있는 어린 별은 HOPS-315로 알려져 있습니다. 지구에서 약 1,300광년 떨어진 이 별은 "원시별" 또는 유아별(initial star)로 여겨지며, 태양의 초기 모습과 유사할 것으로 추정됩니다. 이러한 별들을 둘러싼 가스와 먼지로 이루어진 소용돌이 모양의 원반, 즉 원시행성계 원반이 있으며, 이곳에서 행성이 형성되기 시작합니다. 천문학자들은 이전에도 이러한 원반 중 일부에서 목성 크기의 거대한 행성이 이미 존재하는 것을 관찰했지만, 맥클루어는 행성의 구성 요소인 미행성체(planetesimals)는 그보다 더 일찍 형성되기 시작했을 것이라고 지적합니다.

_[1-3】광범위한 자연 현상은 우리주변에 유사성 때문에 과학이 정밀하게 도전적으로 연구되고 있다.

외계에도 나처럼 어떤 지적인 외계 생물체도 내가 지구에서 보는 물질 세상이 외계에서 같을 것이라는 점. 그것들도 원자와 분자로 이뤄졌고 가스와 먼지에서 레코드판 행성들을 만든거다. 그리고 그행성에도 물체들은 빛이 있고 색상과 형태가 존재하는 것이다. 다만 qpeoms의 아원자.원자.분자, 빛 조합들이 서로 다를 뿐 결국은 magicsum.state일 것이다. 으음.

2.
우리 태양계에서는 태양의 현재 위치 근처에서 형성된 최초의 고체 물질이 고대 운석 안에 보존되어 있습니다. 이 암석들을 통해 과학자들은 태양계 형성 시기를 추정할 수 있습니다. 운석은 일산화규소(SiO)를 함유한 결정질 광물로 가득 차 있는데, 이 SiO는 어린 원시행성 원반에서 발견되는 매우 높은 온도에서 기체가 응축될 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 이 결정들은 서로 뭉쳐 크기와 질량이 증가하여 결국 행성의 원료가 됩니다. 지구나 목성 의 핵과 같은 행성을 형성하게 될 최초의 킬로미터 크기의 미행성체들은 이 광물들이 굳기 시작한 직후에 나타났습니다.

2-1.
이 이미지는 아기 별 HOPS-315에서 불어 나가는 일산화규소(SiO) 제트를 보여줍니다. 이 이미지는 ESO가 파트너인 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(ALMA)를 사용하여 얻었습니다.
파란색 제트는 우리를 향해 움직이고 있고, 빨간색 제트는 멀어지고 있습니다. James Webb Space Telescope(JWST)로 관찰한 결과 약 10km/s로 움직이는 SiO의 흔적이 보입니다. 하지만 이 ALMA 이미지에서 보이는 SiO 제트는 약 10배 더 빠르게 움직입니다. 이는 느리게 움직이는 SiO가 별 주위의 작은 영역, 즉 태양 주위의 소행성대 크기에 위치해야 한다는 것을 의미하는데, 이 이미지에서는 너무 작아서 볼 수 없습니다.

또한 ALMA에서 보이는 제트에서 측정된 기체 SiO의 풍부함은 예상보다 낮습니다. 제트의 구성이 제트가 나오는 디스크의 구성과 비슷해야 하므로 디스크의 기체 SiO 중 일부가 고체 물질로 응축되고 있음을 의미합니다.
출처: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/M. McClureet al.

2-2.행성 형성 고체의 탄생

천문학자들은 이번 새로운 발견을 통해 HOPS-315 주변 원반에서 이 뜨거운 광물들이 응축되기 시작했다는 증거를 발견했습니다. 연구 결과에 따르면 SiO2는 이 아기별 주변에서 기체 상태로 존재할 뿐만 아니라, 결정질 광물 내부에도 존재하여, 이제 막 고체화되기 시작했음을 시사합니다. 미국 미시간 대학교의 공동 저자이자 교수인 에드윈 버긴은 "이러한 과정은 원시행성 원반이나 태양계 외부의 어떤 곳에서도 관찰된 적이 없습니다."라고 말했습니다.

_[2-2】가스와 먼지로 레코드화된 행성의 고체화는 별주변의 원시원반 2d에서 다양한 물질 형성에 기원된 msbase.galaxy.star.planet의 각운동량 에너지는 3d.updown 천이을 통해 빛을 제공한다.

_【】 msbase의 크기가 변하는 이유가 원자구조의 각운동량 변화와 매우 유사하다.

2-2.
이 광물들은 미국, 유럽, 캐나다 우주국이 공동으로 추진하는 제임스 웹 우주 망원경을 통해 처음 확인되었습니다. 연구팀은 신호의 정확한 위치를 파악하기 위해 유럽 남극 대륙 관측소(ESO)와 국제 협력 기관들이 칠레 아타카마 사막에서 공동 운영하는 ALMA(아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 배열)를 이용하여 이 시스템을 관측했습니다.

2-3.
이 애니메이션은 어린 별 HOPS-315 주변에서 뜨거운 가스가 어떻게 고체 광물로 응축되는지 보여줍니다. 처음에는 일산화규소 분자가 고체 먼지 입자로 응축되는 모습이 보입니다. 이후 영상은 줌아웃되어 ESO가 협력하는 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 전파망원경(ALMA)으로 촬영한 HOPS-315의 실제 모습을 보여줍니다. 이 이미지는 별에서 날아가는 여러 분자들을 보여줍니다. 주황색은 일산화탄소, 파란색은 일산화규소입니다. 출처: ESO/L. Calçada/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/M. McClure 외

_[2-2】원자의 전자궤도의 각운동량의 양자화에서 드브로이 공식이 의하면 전자의 에너지 값이 3궤도 에서 2궤도로 떨어지면 그 에너지는 가시광선의 빛으로 나타난 고유주파수로 고유색상을 나타낸다. 이런 색상은 원자의 각개의 전자궤도의 고유 색상을 나타내기에 우주에서 그 빛을 알면 주파수로 원자와 분자를 추정할 수 있다.

이를 qpeoms측정기로 데이타 베이스를 만들면 그 어떤 외계의 빛도 그물질의 원자나 전자 분포의 상태를 정확하게 알아낼 수 있을 것이다.

이를 더 잘 시뮬레이션을 하면 외계의 풍경도 그려낼 수 있다. 어허.

3.소행성대의 메아리

연구팀은 이 데이터를 바탕으로 화학 신호가 별 주위 원반의 작은 영역, 즉 태양 주위 소행성대 궤도와 동일한 영역에서 발생한다는 것을 확인했습니다. 라이덴 대학교 박사후 연구원이자 공동 저자인 로건 프랜시스는 "우리는 태양계 외계에서도 태양계 내 소행성에서 관찰되는 것과 같은 위치에서 이러한 광물을 관찰하고 있습니다."라고 말했습니다.

3-1.
이러한 이유로 HOPS-315의 원반은 우리 우주의 역사를 연구하는 데 훌륭한 유추 자료를 제공합니다. 반트 호프가 말했듯이, "이 항성계는 우리 태양계에서 일어났던 과정들을 실제로 탐구하는 데 있어 우리가 아는 가장 훌륭한 항성계 중 하나입니다." 또한, 은하계 전역에서 새롭게 탄생하는 태양계를 대신하여 초기 행성 형성을 연구할 수 있는 새로운 기회를 제공합니다.

3-2.
연구에 참여하지 않은 ESO 천문학자이자 유럽 ALMA 프로그램 관리자인 엘리자베스 험프리스는 이렇게 말했습니다. "행성 형성의 매우 초기 단계를 보여주는 이 연구에 정말 감명을 받았습니다. HOPS-315를 활용하여 우리 태양계 형성 과정을 이해할 수 있음을 시사합니다. 이 결과는 원시행성 원반 탐사에 있어 JWST와 ALMA의 결합된 강점을 잘 보여줍니다."

이 차트는 오리온자리에서 새롭게 탄생하는 별 HOPS-315의 위치를 보여줍니다. 이 지도는 양호한 조건에서 육안으로 볼 수 있는 대부분의 별들을 보여줍니다. 별의 위치는 빨간색 원으로 표시되어 있습니다. 출처: ESO, IAU, Sky & Telescope

참고문헌: MK McClure, Merel van't Hoff, Logan Francis, Edwin Bergin, Will RM Rocha, JA Sturm, Daniel Harsono, Ewine F. van Dishoeck, John H. Black, JA Noble, D. Qasim, E. Dartois 저, "내장된 원시 행성 원반에서 내화성 고체 응축 감지", 2025년 7월 16일, Nature .
DOI: 10.1038/s41586-025-09163-z

이 팀은 MK McClure(네덜란드 라이덴 대학교 라이덴 천문대[라이덴]), M. van 't Hoff(미국 미시간 대학교 천문학과[미시간] 및 퍼듀 대학교 물리학 및 천문학과, 인디애나, 미국), L. Francis(라이덴), Edwin Bergin(미시간), WRM Rocha(라이덴), JA Sturm(라이덴), D. Harsono(대만 국립 청화 대학교 물리학과 천문학 연구소), EF van Dishoeck(라이덴), JH Black(스웨덴 온살라 우주 천문대 우주, 지구 및 환경과, 찰머스 공과대학교), JA Noble(프랑스 엑스 마르세유 대학교 CNRS 이오닉 및 분자 상호작용 물리학), D. Qasim(미국 텍사스 사우스웨스트 연구소), E. Dartois (프랑스 파리-사클레 대학, CNRS, 오르세 과학 연구소)