과학자들이 처음으로 멀리 떨어진 젊은 별 주변에서 지구와 같은 암석형 행성이 탄생하는 순간을 직접 관측하는 데 성공했다. 이 과정이 태양계의 행성 형성 과정과 유사하다는 분석이 나와 행성계 형성 원리를 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.

 

네덜란드 라이덴대학의 멜리사 맥클루어 교수 연구팀은 칠레의 아타카마 밀리미터/서브밀리미터 전파간섭계(ALMA)와 NASA의 제임스웹 우주망원경(JWST)을 활용해 행성계 형성 초기 단계를 포착했다. 이 연구 결과는 16일 권위 있는 과학 학술지 '네이처'에 발표됐다.

 

기존 이론에 따르면, 지구나 화성과 같은 암석형 행성은 젊은 태양 주변에서 방출된 뜨거운 기체가 냉각되면서 응결된 암석 물질과 우주 공간의 성간 물질이 혼합되어 형성된다. 그러나 이러한 과정이 실제로 관측된 사례가 없어 태양계의 초기 형성 과정은 여전히 불분명한 상태였다.

 

연구팀은 지구에서 약 1300광년 떨어진 오리온 B 분자구름에 위치한 젊은 별 'HOPS-315' 주변을 관측했다. 이 별 주변에서 나비 모양으로 퍼져나가는 이산화탄소와 일산화규소(SiO) 등 기체의 흐름(제트)을 발견하는 데 성공했다. 특히 운이 좋게도 지구에서 HOPS-315를 바라보는 각도가 별 외곽 대기층의 틈새와 일치해, 별 중심부에 원반 형태로 존재하는 기체 흐름을 자세히 관찰할 수 있었다.

 

관측 결과, HOPS-315로부터 2.2천문단위(AU, 1AU는 태양과 지구 사이의 평균 거리인 약 1억5000만km) 이내 지역에서 규소와 산소, 금속 원소로 이루어진 결정질 규산염이 확인됐다. 이는 뜨거운 기체가 고체로 응결되어 뭉치면서 행성 형성이 시작되는 순간인 '타임 제로(time zero)'를 포착한 것이다. 주목할 점은 규산염 광물이 지구 지각의 90% 이상을 차지하는 물질이라는 것이다.

 

과학자들은 HOPS-315 주변에서 일어나는 행성계 형성 과정이 우리가 속한 태양계의 행성 형성 조건과 매우 유사하다고 분석했다. 이번 발견은 행성계가 어떤 물리적, 화학적 조건에서 형성되는지 연구할 수 있는 귀중한 기회를 제공할 것으로 기대된다.

 

이번 연구는 특히 별 주변에서 행성이 형성되는 초기 단계를 직접 관측했다는 점에서 큰 의미가 있다. 지금까지는 이론적으로만 추측되던 행성 형성 과정을 실제 관측을 통해 확인함으로써, 우주에서 지구와 같은 행성이 어떻게 탄생하는지에 대한 이해를 크게 높일 수 있게 되었다.

 

또한 이번 발견은 우주에서 생명체가 살 수 있는 행성이 얼마나 흔하게 형성될 수 있는지, 그리고 어떤 조건에서 지구형 행성이 만들어지는지에 대한 통찰력을 제공할 것으로 보인다. 연구팀은 앞으로도 HOPS-315를 지속적으로 관찰하며 행성 형성의 다음 단계들을 추적할 계획이다.