천문학자들은 방금 두 행성이 충돌하는 것을 목격했다고 생각합니다.

“별의 빛 출력은 훌륭하고 평탄했지만 2016년부터 밝기가 세 번 하락했습니다. 그리고 2021년쯤에는 완전히 엉망이 되었습니다.”라고 워싱턴 대학의 천문학 박사 과정인 Tzanidakis가 말했습니다. “우리 태양과 같은 별은 그렇게 하지 않는다는 점은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 그래서 우리는 이것을 봤을 때 ‘안녕하세요, 무슨 일이죠?’라고 생각했습니다.”

대규모 행성 충돌을 가리키는 증거

연구자들은 결국 이상한 행동이 별 자체에서 오는 것이 아니라는 결론을 내렸습니다. 대신, 엄청난 양의 암석과 먼지가 별 앞을 지나가면서 지구를 향해 이동하는 빛을 부분적으로 차단했습니다. 잔해는 특별한 사건, 즉 두 행성 사이의 격렬한 충돌로 인해 생성된 것으로 보입니다.

Tzanidakis는 “다양한 망원경이 이러한 영향을 실시간으로 포착했다는 것은 놀라운 일입니다.”라고 말했습니다. “기록상 다른 종류의 행성 충돌은 몇 번밖에 없으며 지구와 달을 만든 충돌과 그렇게 많은 유사점을 지닌 충돌은 없습니다. 은하계의 다른 곳에서 이와 같은 순간을 더 많이 관찰할 수 있다면 우리 세계의 형성에 대해 많은 것을 가르쳐 줄 것입니다.”

팀의 분석은 3월 11일에 발표되었습니다. 천체 물리학 저널 편지.

행성 충돌이 일어나는 이유

행성 형성은 혼란스러운 과정입니다. 어린 별 주변에서는 중력이 별 주위를 도는 먼지, 가스, 얼음, 암석 잔해 등의 물질을 끌어당깁니다. 태양계의 초기 단계에서는 성장하는 행성들 사이의 충돌이 흔합니다. 어떤 세계는 서로 부서지고 다른 세계는 우주로 던져집니다. 수천만 년에 걸쳐 이 과정은 점차적으로 우리와 같은 행성 시스템을 형성하고 안정화합니다.

이러한 충돌은 우주에서는 흔한 일이지만 지구에서 이를 목격하는 것은 극히 어렵습니다. 그것을 탐지하려면 궤도를 도는 잔해가 우리와 별 사이를 직접 통과하여 빛의 일부를 차단해야 합니다. 결과적으로 발생하는 조광 패턴은 천천히, 때로는 몇 년에 걸쳐 전개될 수 있습니다.

“Andy의 독특한 작업은 수십 년의 데이터를 활용하여 천천히 일어나고 있는 일, 즉 10년에 걸쳐 전개되는 천문학 이야기를 찾아냅니다.”라고 UW 천문학 조교수이자 수석 저자인 James Davenport가 말했습니다. “이런 방식으로 현상을 찾는 연구자는 많지 않습니다. 이는 모든 종류의 발견이 잠재적으로 성공할 수 있다는 것을 의미합니다.”

적외선 신호로 뜨거운 잔해 발견

이번 연구의 주요 저자인 Tzanidakis는 시간이 지남에 따라 밝기의 극적인 변화를 보이는 별에 초점을 맞췄습니다. 워싱턴 대학의 초기 연구는 쌍성과 큰 먼지 구름이 7년 동안 지속되는 일식을 생성하는 시스템을 식별하는 데 도움이 되었습니다.

그러나 Gaia20ehk는 전혀 다른 퍼즐을 제시했습니다. 그 밝기는 처음에는 잠시 줄어들다가 극도로 혼란스러워졌습니다. 과학자들은 Davenport가 가시광선 대신 적외선으로 관찰한 결과를 검토할 것을 제안할 때까지 패턴을 설명하기 위해 고군분투했습니다.

Tzanidakis는 “적외선 곡선은 가시광선과 완전히 반대되는 것”이라고 말했습니다. “가시광선이 깜박거리고 어두워지기 시작하면서 적외선이 급증했습니다. 이는 별을 차단하는 물질이 뜨겁다는 것을 의미할 수 있습니다. 너무 뜨거워서 적외선에서 빛을 내고 있는 것입니다.”

격렬한 행성 충돌은 쉽게 그 정도 수준의 열을 발생시킬 수 있습니다. 그러한 사건은 또한 천문학자들이 관찰한 밝기의 초기 감소를 설명할 수도 있습니다.

Tzanidakis는 “이는 두 행성이 서로 점점 더 가까워지면서 나선형으로 움직이기 때문에 발생할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “처음에는 적외선 에너지가 많이 생성되지 않는 일련의 방목 충돌이 있었습니다. 그러다가 큰 재앙적인 충돌이 발생했고 적외선이 실제로 증가했습니다.”

지구의 달 형성의 가능한 메아리

이번 충돌은 대략 45억년 전에 지구와 달을 형성했던 사건과 유사할 수 있다는 힌트도 있습니다. Gaia20ehk 주위의 잔해 구름은 지구와 태양 사이의 거리와 대략 같은 천문 단위에서 별을 공전하는 것처럼 보입니다.

그 위치에서 흩어진 물질은 결국 냉각되어 새로운 행성체로 결합되어 잠재적으로 지구의 달 유형 시스템과 유사한 것을 형성할 수 있습니다. 그러나 과학자들은 궁극적으로 무엇이 형성되는지 알기 전에 잔해 구름이 가라앉을 때까지 기다려야 합니다. 그 과정은 몇 년, 심지어는 수백만 년이 걸릴 수도 있습니다.

미래의 망원경은 더 많은 충돌을 감지할 수 있습니다

현재 이 발견은 더 많은 행성 영향을 검색하는 것의 중요성을 강조합니다. NSF-DOE Vera C. Rubin 천문대의 Simonyi 측량 망원경은 올해 후반에 공간 및 시간에 대한 레거시 측량을 시작하면 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. Davenport의 대략적인 추정에 따르면 Rubin Observatory는 향후 10년 동안 약 100개의 유사한 충돌을 감지할 수 있습니다.

이와 같은 더 많은 사건을 발견하면 행성계가 어떻게 진화하는지에 대한 과학자들의 이해가 향상되고 태양계 너머에 거주 가능한 세계에 대한 검색 범위를 좁히는 데 도움이 될 수 있습니다.

“지구와 달을 창조한 사건은 얼마나 드문가? 그 질문은 우주생물학의 기본이다”라고 데이븐포트는 말했다. “달은 지구를 생명체가 살기 좋은 곳으로 만드는 마법의 재료 중 하나인 것 같습니다. 달은 일부 소행성으로부터 지구를 보호하는 데 도움이 될 수 있고, 화학과 생물학이 전 세계적으로 혼합될 수 있는 바다의 조수와 날씨를 생성하며, 심지어 지각판 활동을 촉진하는 역할을 할 수도 있습니다. 현재로서는 이러한 역학이 얼마나 흔한지 알 수 없습니다. 그러나 이러한 충돌을 더 많이 포착하면 우리는 그것을 알아내기 시작할 것입니다.”