HD 139664

3. 잔해 원반

HD 139664 주변에서 파편 원반이 관측되었다. 처음에는 적외선 천문 위성 IRAS가 원적외선 영역에서 적외선 초과 현상을 발견하여 별 주위에 먼지가 있음을 시사했다. 이후 허블 우주 망원경의 ACS에 장착된 코로나그래프를 이용한 관측을 통해, 가시광선과 근적외선 빛을 산란시키는 파편 원반의 모습이 직접 포착되었다.

관측된 원반은 중심별로부터 약 60 AU에서 109 AU 사이에 분포하는 좁은 띠 모양이며, 이는 태양계의 에지워스-카이퍼대와 유사한 구조로 여겨진다. 원반의 먼지 밀도는 약 83 AU 지점에서 가장 높고, 109 AU 지점에는 날카로운 외부 경계가 존재한다. 이러한 좁은 띠 구조와 날카로운 경계는 원반 안쪽이나 바깥쪽에 존재할 수 있는 외계 행성의 중력적 영향이나 궤도 공명에 의해 형성되었을 가능성이 제기된다.

또한, 스피처 우주 망원경의 관측 데이터 분석 결과, 이 원반에는 온도가 다른 두 종류의 먼지 성분이 존재하는 것으로 나타났다. 하나는 허블 망원경으로 관측된 띠 구조의 상대적으로 차가운 먼지이고, 다른 하나는 원반 안쪽에 분포하는 더 따뜻한 먼지이다.

3. 1. 구조 및 구성

3. 2. 온도 및 질량

4. 행성 존재 가능성

HD 139664는 적외선 천문 위성 IRAS의 관측에서 원적외선 영역에서 적외선 초과 현상이 발견되어, 별 주위 먼지의 존재가 처음 알려졌다. 이후 허블 우주 망원경의 ACS에 탑재된 코로나그래프를 이용한 관측에서 가시광선과 근적외선을 빛 산란하는 파편 원반의 모습이 실제로 포착되었다.

관측된 원반은 거의 정면에서 바라본 모습(edge-on)에 가까우며, 띠 모양으로 HD 139664를 둘러싸고 있다. 원반의 먼지 밀도는 중심별로부터 약 83 AU 거리에서 가장 높으며, 그 바깥쪽으로는 지수 함수적으로 밀도가 감소하다가 약 109 AU 지점에서 급격하게 사라지는 날카로운 외부 경계를 가진다. 원반의 안쪽은 약 60 AU 이내에 먼지가 거의 없는 공간이 있을 것으로 예측된다. 결과적으로 이 원반은 폭이 약 20~30 AU 정도로 좁은 띠 형태를 이루고 있으며, 이는 태양계의 에지워스-카이퍼대와 유사한 구조로 여겨진다.

이렇게 좁은 띠 모양의 원반 구조가 형성된 원인으로는, 원반의 안쪽과 바깥쪽에 존재할 가능성이 있는 외계 행성들의 중력적인 영향, 특히 궤도 공명에 의해 먼지의 분포가 제한되었기 때문으로 생각하는 것이 자연스럽다. 즉, 원반의 구조 자체가 아직 발견되지 않은 행성들의 존재를 강력하게 시사한다.

코로나그래프 관측에서는 중심별의 빛을 가리는 차폐 마스크 때문에 원반의 가장 안쪽 영역을 직접 보기 어렵지만, 스피처 우주 망원경으로 얻은 적외선 스펙트럼과 스펙트럼 에너지 분포 분석 결과는 다른 정보를 제공한다. 이 데이터는 허블 망원경이 관측한 산란광 원반이 주로 저온의 먼지로 이루어져 있음을 확인시켜 주는 동시에, 그보다 더 안쪽에 상대적으로 온도가 높은 또 다른 먼지 성분이 존재함을 시사한다.

스피처 망원경 데이터 분석에 따르면, 바깥쪽 원반을 구성하는 저온 먼지의 온도는 약 50,000이며, 그 총 질량은 지구 질량의 약 0.3% 정도로 추정된다. 반면, 안쪽에 존재할 것으로 추정되는 고온 먼지의 온도는 약 80,000이며, 중심별로부터 약 15 AU 부근에 분포하고 질량은 지구 질량의 0.04% 정도로 예상된다. 이러한 내부의 따뜻한 먼지 역시 행성계의 존재와 진화 과정을 이해하는 데 중요한 단서가 될 수 있다.

참조

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