제임스 웹 우주 망원경을 사용하는 천문학자들은 갈색 왜성 주위에서 지금까지 관측된 것 중 가장 화학 물질이 풍부한 원반을 발견했습니다. 갈색 왜성은 차갑고 희미한 천체로, 때때로 "실패한 별"이라고 불립니다. 이번 발견은 가스와 먼지로 이루어진 소용돌이 원반에 둘러싸인 젊은 갈색 왜 성인 차 하에서 이루어졌으며, 언젠가 행성이 형성될 가능성이 있습니다. 갈색 왜성과 그 원반은 진정한 별 처럼 수소 핵융합을 지속하지는 않지만 , 행성계 형성 과정에 대한 중요한 단서를 제공합니다. 웹이 이 전례 없는 화학적 혼합물을 검출한 것은 이러한 약체 별들조차도 행성 탄생의 원재료를 보유하고 있을 수 있음을 시사합니다. 질량이 작은 별과 갈색 왜성은 태양과 같은 별 만큼 많은 복사선이나 열을 생성하지 않기 때문입니다. 따라서 주변의 가스와 먼지 원반은 더 차갑고 얇으며 압력과 난류도 약합니다. 이러한 조건은 먼지 입자와 분자의 거동을 변화시킵니다. 얼음처럼 차갑고 물이 풍부한 입자는 더 빠르게 안쪽으로 이동하여 별에 삼켜지는 반면, 가볍고 탄소가 풍부한 물질은 별에 남을 가능성이 더 높습니다. 더 고요한 환경은 또한 디스크에서 혼합을 늦추는데, 이는 더 뜨겁고 더 에너지가 강한 별 주변보다 각 영역 간의 화학적 차이가 더 오래 지속될 수 있음을 의미합니다. 독일 하이델베르크에 있는 막스 플랑크 천문학 연구소의 박사후 연구원인 캄버 슈바르츠는 "질량이 낮은 별과 갈색 왜성 주변의 원반에서는 물이 풍부한 먼지 입자가 빠르게 움직이며 별에 흡수되고, 탄소가 더 풍부한 먼지만 남게 됩니다."라고 말했습니다. 새로운 결과에 대한 연구의 공동 저자인 슈바르츠는 "이러한 원반에서 형성된 행성은 태양과 더 유사한 별 주위에서 형성된 행성보다 화학적 구성이 매우 다를 가능성이 높습니다."라고 덧붙였습니다. 토마스 헤닝 교수는 "이번 연구 결과는 갈색 왜성 주변의 극한 환경에서 행성 형성 화학 반응이 어떻게 작용하는지에 대한 희귀하고 자세한 정보를 제공하며, 태양계 너머의 다양한 세계에 대한 단서를 제공할 가능성이 있습니다."라고 덧붙였습니다. 연구진은 중적외선 관측 장비로 차하을 관찰했으며, 그 결과는 퇴역 스피처 우주 망원경이 수집한 데이터와 거의 일치했습니다. 이 합의는 웹에서 관측된 풍부한 화학 반응이 단순히 덧없는 특징이나 관측 결과의 인공물이 아니라 갈색 왜성 원반의 지속적인 특성임을 확인해 주기 때문에 중요합니다. 스피처는 이러한 복잡성을 암시했지만, 웹의 더욱 예리한 시야는 이제 분자들의 전체 목록을 훨씬 더 명확하게 보여줍니다. "데이터에서 탄화수소와 산소를 함유하는 분자를 모두 볼 수 있다는 점이 흥미롭습니다 ."라고 슈바르츠는 말했습니다. "탄소는 산소와 결합하는 것을 좋아하는데, 이 탄화수소에서 산소가 전혀 발견되지 않는다는 사실은 이 탄화수소들이 물과 이산화탄소가 유래하는 영역과는 다른, 원반의 산소가 매우 부족한 영역에서 형성되었음을 시사합니다." 일반적으로 오래된 원반은 한쪽 또는 다른 쪽으로 기울어집니다. 산소가 풍부한 환경에서는 풍부한 물과 규산염이 생성되는 반면, 탄소가 풍부한 환경에서는 탄화수소라고 불리는 탄소와 수소 기반 분자가 생성됩니다. 두 가지를 동시에 관찰하면 원반의 화학적 구성이 복잡하다는 것을 알 수 있습니다. 아마도 원반 전체의 온도 차이, 물질을 뒤섞는 난류, 또는 단순히 원반의 나이에 의해 형성되었을 것입니다. 슈워츠는 "결과적으로 이 원반은 다른 갈색 왜성 주변의 원반보다 더 젊다고 생각합니다."라고 말했습니다. 데이터는 또한 내부 디스크의 상층에 있는 큰 규산염 먼지 입자에서 방출이 있음을 보여주었고, 이는 먼지 입자가 아주 어린 단계에서도 이미 성장하기 시작했다는 것을 보여줍니다. "먼지는 우주에 단단한 표면을 형성하는데, 이는 복잡한 분자를 형성하는 데 필수적입니다."라고 헤닝은 말했다."큰 먼지 입자는 성간 물질에는 존재하지 않지만 행성 형성에 중요합니다. 다양한 크기의 먼지 입자가 존재하면… 모든 먼지가 같은 크기일 때보다 거대한 행성 핵이 훨씬 더 빠르게 성장할 수 있습니다." 이산화탄소와 수산화물과 같은 더 단순한 분자가 거의 없고, 더 크고 복잡한 분자가 존재한다는 사실은 디스크가 이미 화학적 진화의 고도화된 단계에 있음을 시사합니다. 슈워츠는 "진화의 다른 지점에 있는 원반을 비교하면 이러한 진화를 주도하는 요인에 대한 이론을 테스트할 수 있고, 궁극적으로는 다른 시간에 행성을 형성하는 데 사용 가능한 물질을 더 잘 이해할 수 있다"고 말했다. 연구팀은 디스크에서 지구 기반 연구실에서 연구한 어떤 분자와도 일치하지 않는 몇몇 스펙트럼 특징이 있다고 말하며, 이는 이전에 관찰되지 않았거나 잘 이해되지 않은 분자가 존재하여 이를 분해해야 한다는 것을 시사한다고 밝혔습니다. "우리는 가스의 특성과 먼지의 특성을 각각 따로 분석할 수 있었습니다."라고 헤닝은 말했습니다. 연구팀은 원반 내부에 무엇이 있는지는 파악했지만, 먼지와 가스가 어떻게 함께 작용하여 원반의 진화를 형성하는지는 아직 파악하지 못했습니다. 헤닝은 "먼지와 가스가 서로 어떻게 상호작용하는지 더 자세히 살펴봐야 합니다."라고 덧붙였습니다. 이 원반의 유난히 풍부한 분자 혼합물은 화학적 반응이 행성 형성에 어떻게 영향을 미치는지 연구할 수 있는 희귀한 기회를 제공합니다. 이러한 분자 저장소를 이해하면 갈색 왜성 주변에서 어떤 종류의 행성이 탄생할지 예측할 수 있습니다.
