ALMA 관측 데이터를 바탕으로 재현한 황소자리 분자운 속 어린 별 상상도. 아래쪽 어린 별과 원반에서 가스가 거대한 고리 형태로 뻗어 나오고 자기력선(흰 선)이 고리 내부를 관통하는 모습을 묘사했다. Y. Nakamura, K. Tokuda 제공

어린 별이 재채기하듯 가스를 내뿜으며 거대한 고리를 만든다는 사실이 처음으로 확인됐다.

일본 규슈대·가가와대 공동연구팀이 칠레 아타카마 대형 밀리미터·서브밀리미터 전파간섭계(ALMA) 관측 데이터를 분석해 어린 별 형성 초기 단계에서 약 1000AU 규모의 거대한 가스 고리가 만들어지는 현상을 알아냈다. 1AU는 지구와 태양 사이의 평균 거리(약 1억5000만km)로 1000AU면 태양계 끝자락인 명왕성 궤도(약 40AU)보다 25배 이상 먼 거리다. 연구 결과는 '천체물리학 저널 레터'에 2일 실렸다.

연구팀은 지구에서 약 450광년 떨어진 황소자리 분자운(Taurus Molecular Cloud) 속 어린 별을 분석했다. 황소자리 분자운은 가스와 먼지가 뭉쳐 새 별이 태어나는 곳으로 별들의 요람으로 불린다.

태양처럼 안정적인 별이 되려면 수천만 년이 걸린다. 탄생한 지 10만 년이 채 안 된 별을 원시별로 분류한다. 연구 대상 별은 원시별보다도 더 어린 단계다.

ALMA 관측 데이터를 분석한 결과 별 주변 원반에서 가스와 자기장이 함께 바깥으로 빠져나가며 주변보다 온도가 높은 고리 구조가 만들어진 것을 확인했다. 어린 별 주변 원반에 쌓인 에너지가 자기장을 따라 간헐적으로 터져 나오면서 가스를 바깥으로 밀어내고 충격파가 주변 가스를 가열해 고리가 형성됐다. 연구팀은 에너지가 터져 나오는 현상을 별의 재채기에 빗댔다.

연구팀은 앞서 같은 원리로 약 10AU 규모의 작은 돌기 구조가 만들어지는 것을 확인했다. 새로 발견된 고리는 그보다 100배 큰 규모에서 동일한 현상이 나타난 것으로 해석됐다.

가가와대 토쿠다 카즈키 교수는 "고리는 주변보다 약간 더 따뜻하며 어린 별 원반을 관통하는 자기장을 통해 생성됐다”며 “이전에 관측한 '재채기'와 본질적으로 같은 현상이지만 훨씬 큰 규모"라고 말했다.

이어 "따뜻한 고리의 존재는 아기 별이 탄생 직후 역동적인 자기-가스 재분배를 겪으며 충격파를 만들어낸다는 가설을 뒷받침한다"고 덧붙였다.

마치다 마사히로 규슈대 교수는 "별 형성에 관여하는 가스의 움직임은 질서 정연하면서도 매우 혼돈스럽고 다양한 형태와 크기로 나타난다"며 "결론에 이르기까지 10년이 걸렸고 앞으로도 우주의 신비를 밝히기 위한 연구를 이어갈 것"이라고 밝혔다.

연구팀은 고리 내부를 더 자세히 들여다보기 위해 고해상도 ALMA 이미지를 추가 수집하고 우주 다른 지역의 아기 별 데이터도 분석할 계획이다.