행성 형성과 관련하여 천문학자들은 오랫동안 조지아 대학교 시뮬레이션 물리학 센터의 천문학자 카산드라 홀(Cassandra Hall)이 “상향식” 접근법이라고 부르는 방식을 받아들였습니다. 즉, 어린 별 주위를 도는 가스와 먼지가 천천히 축적되는 것입니다. 수백만 년의 중력으로 인해 둥근 몸체가 형성됩니다.

그러나 홀 박사와 동료들의 발견은 이번달 네이처지에 게재되었습니다.이는 그림이 더 복잡할 수 있음을 시사합니다.

지구에서 508광년 떨어진 항성계에서 연구자들은 행성 형성에 대한 대안적인 “하향식” 접근법을 뒷받침하는 조건을 발견했습니다. 이 접근법에서는 어린 별을 공전하는 비옥한 물질이 빠르게 행성으로 붕괴됩니다. 중력 불안정성으로 알려진 이 메커니즘은 상대적으로 작은 별 주위의 넓은 궤도를 따르는 것으로 알려진 거대하고 신비한 세계의 존재를 설명할 수 있습니다.

Hall 박사는 이메일에서 “이전에 이런 일이 일어났다는 결정적인 증거는 없었습니다.”라고 썼습니다.

어린 별을 공전하는 우주 물질은 행성 형성에 도움이 될 수 있는 잠재력으로 가득 차 있습니다. 이 물질은 원시 행성 디스크로 알려져 있으며, 이 디스크는 일반적으로 호스트 별의 중력으로 인해 회전합니다. 그러나 이 원반이 충분히 커지면 자체 중력의 영향을 받아 초기 별계가 불안정해질 수 있습니다. 허리케인의 회전하는 구름 모양과 유사한 나선형 팔 형태로 디스크에 밀도가 높은 영역이 나타납니다.

천체물리학자 루빙 동(Rubing Dong)의 감독 하에 이번 연구를 이끈 캐나다 빅토리아 대학 대학원생 제스 스피디(Jess Speedie)는 “이 별은 폭풍의 눈과 같을 것”이라고 말했다.

스피디 씨에 따르면 이 팔이 충분한 물질을 끌어당기는 데 성공하면 덩어리로 부서져 거대한 가스 행성으로 붕괴될 수 있다고 합니다. 이는 코어 증가로 알려진 “상향식” 접근 방식에 대해 예상되는 수백만 년이 아니라 단 몇 백 년 안에 발생할 수 있습니다.

“이 두 이론은 한동안 천문학계에서 논쟁을 벌여왔습니다. 우리는 처음으로 중력 불안정 경로가 가능하다는 결정적인 증거를 발견했습니다”라고 Speedie 씨는 말했습니다.

중력적으로 불안정한 원반은 핵 강착으로 설명하기에는 모항성으로부터 너무 멀리 떨어져 있는 거대한 행성의 자궁일 수 있습니다. 2022년에 천문학자들은 이 행성들이 팽창하거나 수축할 수 있는지 여부를 결정할 수 있을 것입니다. 보고된 바 있다 나이가 400만 년밖에 되지 않은 별 AB Aurigae를 공전하는 목성 질량의 9배에 달하는 원시행성을 발견했습니다. 행성은 별로부터 86억 마일 떨어진 거리에서 형성되고 있었습니다. 이는 우리 태양과 명왕성 사이의 거리의 두 배 이상입니다.

비슷한 행성이 다른 곳에서도 발견되었습니다. Hall 박사는 “‘상향식’ 과정으로 이들의 형성을 설명하는 것은 거의 불가능합니다”라고 말했습니다. “기본 강착 모델에 따라 이러한 물체를 형성할 만큼 충분한 고체 물질이 있어서는 안 됩니다.”

1980년대에 천문학자들은 중력 불안정으로 인해 이러한 색다른 행성이 탄생할 수 있다는 생각을 제안했습니다. 그러나 그들은 그것을 증명할 방법을 찾지 못했습니다. 2020년에 발표된 시뮬레이션에서는 Hall 박사와 그녀의 동료들은 다음과 같은 사실을 보여주었습니다. 중력적으로 불안정한 원반을 가로지르는 물질의 속도는 뚜렷한 패턴으로 다양합니다.

몇 년 후, 그녀의 팀은 칠레의 전파 망원경인 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 어레이를 별 AB Aurigae에 조준하고 시뮬레이션에서 예측한 정확한 신호를 발견했습니다.

이번 연구에 참여하지 않은 미시간 대학의 천문학자 리 하트만은 이번 연구가 “매우 그럴듯하다”며 “그러나 이 연구가 완전히 설득력을 가지려면 아직 명확히 해야 할 몇 가지 세부 사항이 있다고 생각한다”고 말했다. .”

Hartmann 박사는 비록 결과가 타당하더라도 중력 불안정성이 발생한다는 것을 증명할 뿐이지 행성 형성으로 이어지는 것은 아니라는 점을 덧붙였습니다. 그 이유는 그 메커니즘이 핵 축적을 돕기 때문일 수 있습니다.

Hall 박사는 이 시나리오가 둘 중 하나일 가능성이 낮다고 믿습니다.

“우리는 실제로 행성이 형성되는 모든 환경이 중력적으로 불안정한 단계를 거칠 것으로 예상합니다. 행성은 중력 붕괴와 핵 강착을 통해 형성될 수 있습니다.”라고 그녀는 말했습니다.

앞으로 연구를 주도한 천문학자들은 다른 젊은 별계에서 중력 불안정성의 징후를 찾을 계획이다. 결국 그들은 완전히 형성된 세계에서 이 메커니즘의 징후를 찾기를 희망합니다.

Ms Speedie는 행성의 다양성, 행성이 형성될 수 있는 다양한 방식, 그리고 이것이 우리 태양계에 대해 무엇을 드러낼 수 있는지에 대해 더 많이 배우기를 기대하고 있습니다.

“나는 우주가 아마도 인간의 마음보다 더 창의적이라고 생각합니다.”라고 그녀는 말했습니다. “우리는 거기에 있는 가능성에 관심이 있습니다.”