아기별 주변 비대칭 형성 원인 규명: L1527 IRS 동서의 자기장과 물질은 어떻게 달랐나

어린 별 L1527 IRS 주변에서 동서 방향으로 물질과 자기장이 다르게 분포하는 원인이 밝혀졌다. 권우진 서울대 지구과학교육과 교수 연구팀은 관측 자료를 분석해 동쪽에서는 자기장이 물질의 흐름을 이끌고, 서쪽에서는 중력이 자기장을 휘게 하는 현상을 확인했다.

연구 결과는 10월 7일 국제학술지 ‘천체물리학저널’에 공개됐으며 연구팀은 19일 이를 밝혔다.

별은 차갑고 밀도 높은 분자운이 중력으로 수축하면서 태어나며, 주변 물질이 별로 계속 유입되면서 성장한다. 자기장이 이 물질의 움직임을 조절할 것으로 여겨졌지만, 수천~수만 AU에 이르는 넓은 영역에서 분자운 구조와 자기장 분포, 별로 향하는 물질의 흐름을 한꺼번에 관측하기는 어려웠다.

연구팀은 황소자리 분자운에서 가장 어린 별 중 하나인 L1527 IRS를 대상으로 삼았다. 지구에서 약 460광년 떨어진 이 별을 제임스 클러크 맥스웰 망원경(JCMT)으로 관측하고, 허셜 우주망원경과 플랑크 위성, 제임스웹 우주망원경 자료를 함께 분석했다.

관측 결과 동쪽의 자기장은 남북 방향으로 비교적 일정하게 정렬됐지만, 서쪽에서는 별 중심을 향해 모래시계처럼 강하게 휘었다. 북동쪽에는 길이 약 2만 AU인 필라멘트형 분자 구름이 주변의 대규모 자기장과 나란히 놓여 있었고, 물질은 이 구조를 따라 별 중심으로 공급됐다. 서쪽에는 동쪽보다 가스와 먼지가 넓게 퍼져 있었다.

연구팀은 물질이 많은 서쪽에서 중력이 강해져 별로 유입되는 물질이 자기장까지 끌어당긴다고 분석했다.

동쪽은 푸르고 서쪽은 붉게 보이는 색 차이는 자기장과 중력이 빛을 직접 바꿔서가 아니라, 물질의 양에 따른 근적외선 흡수 차이로 설명된다. 서쪽의 두꺼운 가스와 먼지는 별에서 나온 짧은 파장의 근적외선을 더 많이 흡수해 붉게 보이고, 물질이 상대적으로 적은 동쪽에서는 빛이 덜 흡수돼 푸르게 보인다.

연구팀은 이런 비대칭적인 물질 공급이 별의 질량 축적뿐 아니라 중심부에서 원시행성계원반이 형성되고 성장하는 초기 환경에도 영향을 줄 수 있다고 밝혔다.