46억 년 전, 태양이 탄생하는 순간을 상상해 보세요. 어떤 모습일까요?

 

JWST(제임스 웹 우주망원경)이 촬영한 멋진 새 이미지에서 힌트를 얻을 수 있습니다. 이 이미지는 HH212라고 불리는 천체의 중심을 보여줍니다. 아마도 5만 년 미만의 젊은 별이 이곳에서 탄생 중일 것입니다. 우리 태양이 비슷한 나이였을 때, 이 장면은 거의 동일했을 것입니다. 이에 오늘은 태양이 탄생하는 순간에 대해서 간단히 알아볼까 합니다.

원시별의 숨겨진 모습

원시 별 자체는 가스와 먼지로 이루어진 밀집한 회전하는 원반 안에 숨겨져 있어서 실제로는 볼 수 없습니다. 대신 분홍빛-빨간색 제트만이 극 반대 방향으로 분출되는 것을 볼 수 있습니다. HH212는 오리온자리에 위치한 세 개의 밝은 별로 구성된 오리온자리의 '벨트'에 가까운 천체입니다. 지구와의 거리는 약 1,300광년입니다.
물리학에 따르면, 이러한 드라마틱한 가스 유출은 초기 별 탄생을 조절하는 수단으로 작용한다고 합니다. "중심의 덩어리 가스는 압축되고 회전합니다. 하지만 너무 빨리 회전하면 날아가 버리기 때문에 운동량을 제거해야 합니다."라고 설명한 것은 마크 맥커린 교수입니다. "우리는 이것을 제트와 유출로 생각합니다. 모든 물질이 수축하는 동안 자기장이 함께 당겨지고, 원반을 통해 들어오는 일부 물질이 자기장에 붙잡히고 극을 통해 밖으로 튕겨져 나간다고 생각합니다. 그래서 우리는 이러한 구조를 바이폴라라고 부르는 것입니다."라고 유럽우주국의 수석 과학 고문은 BBC 뉴스에 말했습니다.

분홍및 빨간색 제트기의 극적인모습

분홍빛과 빨간색은 수소 분자의 존재를 나타냅니다. 이는 두 개의 수소 원자가 결합한 것입니다(프로토 스타 이름에 있는 "HH"와 동일합니다). 이 사진에서는 2.12 미크론의 적외선 파장에서 주로 포착된 충격파가 유출을 통해 이동하면서 에너지를 공급하고 밝게 빛나고 있습니다. HH212의 이미지는 JWST의 NIRCam(근적외선 카메라)에 의해 촬영되었습니다. 가스와 먼지로 이루어진 밀집한 원반에 가려져 있기 때문에 원시 별 자체는 볼 수 없습니다. 시야에는 몇 개의 성숙한 별이 있지만 대부분은 멀리 떨어진 은하입니다.
그림에 표시된 회색 선을 살펴보면, 왼쪽과 오른쪽 제트를 자세히 관찰하여 각각의 밝은 매듭을 추적할 수 있습니다. 빠른 물질이 앞의 느린 물질과 충돌하는 보우쇼크를 세어볼 수 있습니다. 오른쪽에는 하나의 추가적인 보우쇼크를 제외하고는 구조가 놀랍도록 대칭적입니다. 사실, 반대편에도 보완적인 보우쇼크가 존재할 수 있습니다. 더 넓은 버전의 이 이미지에서는 그 힌트가 명확하게 나타납니다. 그 방향의 우주 공간에서는 가스와 먼지의 밀도가 더 얇기 때문에, 여기에 있는 물질이 적기 때문에 충격 구조가 훨씬 더 확산되는 것처럼 보일 수 있습니다.

HH212와 오리온자리의 연관성

천문학자들은 30년 동안 HH212를 연구해 왔으며, 때때로 그 변화를 확인하기 위해 사진을 찍었습니다. JWST에서 기대할 수 있는 대로, 새로운 시야는 이전보다 10배 더 선명하며, 과학자들이 별 형성을 주도하는 과정을 더 깊이 파헤칠 수 있게 해줄 것입니다. 놀라운 기능 중 하나는 전체 이미지 기록을 함께 실행하여, 제트 구조의 요소가 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 볼 수 있다는 것입니다. 반복적인 관측을 통해 이러한 요소들이 움직이는 속도(초당 100km 이상)도 측정할 수 있습니다. 
"HH"는 분자 수소의 약자로 제안되었지만, 실제로는 이러한 유형의 물체에 대한 선구적인 연구를 수행한 조지 허빅과 기예르모 하로의 이름을 따서 허빅-하로의 약자입니다. 두 사람은 JWST의 성능에 놀랄 것입니다. 이 망원경의 6.5m 1차 거울로 얻을 수 있는 이미지의 선명도와 함께, 이 망원경이 감지할 수 있는 색의 폭도 특별한 요소입니다.
"앞서 말한 것처럼, 주로 충격받은 분자 수소를 관찰하는 데 사용되는 파장은 2.12 미크론입니다. 이 파장은 가시광선의 중간 파장보다 약 4배 더 깁니다. 하지만 이제 지상 망원경으로는 볼 수 없었던 다른 파장에서도 관찰할 수 있기 때문에, 이 특정 물체에 대한 좋은 컬러 이미지를 얻을 수 있게 되었습니다. 이는 제트 구조에서 실제로 무슨 일이 일어나는지를 알아내는 데 도움이 될 것입니다."라고 맥커린 교수는 말합니다. 
웹은 천문학의 여러 분야에 혁신을 가져올 것이며, 허블-하로 천체 연구에도 분명한 도움이 될 것입니다. 아래에서 HH212와 사촌인 HH211을 감탄할 수 있습니다. 페르세우스자리에 위치한 HH211은 훨씬 더 젊은 천체로, 수천 년으로 계산된 것입니다. 우리 태양이 이렇게 시작되었다고 상상해 보세요. 이렇게 오늘은 태양이 탄생하는 순간 관련하여 깊게 알아봤습니다.