별이 탄생하는 과정에서 형성된 원시행성계원반을 그린 상상도. 원반 내의 물질이 뭉쳐 행성과 소행성, 혜성 등 행성계를 만든다. NASA 제공


국내 연구팀이 태양과 같은 별(항성)의 탄생 과정을 설명하는 '바람'을 처음으로 포착하는 데 성공했다.
서울대는 이정은 물리천문학과 교수팀이 별의 성장 과정에서 유도된 강한 회전을 상쇄하는 메커니즘인 '자기유체역학 원반풍'의 증거를 처음으로 관측하는 데 성공했다고 7일 밝혔다. 연구결과는?6일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개됐다.
별은 우주에 있는 기체와 먼 골드몽게임 지가 뭉쳐 만들어진다. 핵융합 반응으로 에너지를 자체 생산하는 독립적인 별이 되기 전 단계를 '태아별(원시성)'이라고 한다.
태아별은 주변의 물질을 끌어들이며 몸집을 불린다. 이때 태아별 주변에는 회전하는 거대한 기체 구름인 '원시행성계원반'이 형성된다. 태아별이 성장하는 과정에서 생기는 '각운동량 문제'가 오랜 기간 천문학자들의 난제로 바다이야기고래 제시됐다.
기체 구름이 수축해 원반이 작아질수록 원반의 회전 속도가 빨라진다. 회전 속도가 빨라질수록 물질이 원반 바깥으로 튕겨 나가는 힘인 원심력이 커지면서 태아별의 성장에 필요한 물질이 원반 중심부로 모이기 어려워진다. 피겨스케이팅 선수가 팔을 모을수록 회전 속도가 빨라지는 것과 같은 원리다.

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태아별이 성장하는 과정을 단면으로 나타낸 그림. 태아별과 가까운 원시행성계원반 안쪽에서는 먼지 입자가 파괴되고 남은 기체가 자기장선을 따라 태아별로 유입된다. 독일 막스플랑크 연구소 그래픽 부서(MPIA graphics department), 이정은 교수 제공


바다이야기2 태아별의 성장을 어렵게 만드는 이같은 모순이 존재하는데도 우주에서는 수많은 별이 탄생한다. 원반의 회전으로 발생한 물리량인 각운동량을 줄이는 메커니즘이 작동한다는 뜻이다.
태아별의 각운동량 감소 메커니즘을 놓고 다양한 이론이 제시된다. 먼저 태아별 주변으로 형성된 강착 원반이 제트 등의 형태로 물질을 방출하면서 전체 각운동량을 황금성릴게임사이트 줄인다는 것이 주요 설명 중 하나다. 강착 원반은 물질이 태아별로 유입되는 통로 역할을 한다.
주도적인 메커니즘으로 제시되는 자기유체역학 원반풍은 원시행성계원반 전체에 걸쳐 형성된 자기장을 따라 물질이 외곽으로 흘러 나가는 현상이다. 원반과 함께 회전하는 자기장이 원반 표면에서 물질을 지속적으로 방출시키며 각운동량을 효율적으로 감소시키는 원리다. 매우 작은 영역에서 일어나고 관측이 어려워 그동안 직접적인 증거를 확보하기 어려웠다.
연구팀은 칠레에 설치된 세계 최대 전파망원경 '아타카마 밀리미터/서브밀리미터 전파간섭계(ALMA)'로 지구에서 1317광년(1광년은 빛의 속도로 1년간 이동한 거리) 떨어진 오리온B 분자구름(분자운)의 태아별 'HOPS 358'을 관측해 자기유체역학 원반풍의 직접적인 증거를 확인하는 데 성공했다.
HOPS 358은 별 형성이 막 시작된 어린 태아별로 두꺼운 기체와 먼지에 둘러싸여 있다. 연구팀은 ALMA로 태아별 주변에서 포름알데히드, 일산화황, 메탄올 등 다양한 기체 분자 흐름을 정밀하게 분석했다.
관측된 기체의 흐름은 중심부 강착원반과 동일한 방향으로 회전하는 것으로 나타났다. 만약 기체 분자들이 빠른 제트로 밀려나거나 외부 충격으로 형성됐다면 전체 원반의 회전과 일치하는 운동을 유지하기 어렵다. 회전하는 원반 자체에서 물질이 밖으로 흘러나오는 자기유체역학 원반풍의 강력한 증거가 발견된 셈이다.
기체의 속도와 회전 양상을 정량적으로 분석하고 자기유체역학 원반풍 수치 모델과 비교한 결과 원반풍이 각운동량을 효과적으로 제거하는 것으로 확인됐다. 원반풍의 구조를 입체적으로 분석하자?물질의 종류에 따라 원반의 다양한 반지름 영역에서 바람이 동시에 발생하는 '층상 구조'도 확인됐다.



태아별 근처에서 결정화된 규산염이 이동하는 원리를 설명한 그림. 연구팀은 원반풍 개념으로 결정질 규산염이 태양계에서 혜성이 있는 외곽처럼 멀리까지 이동할 수 있다고 설명했다. Lee et al.(2026)/Nature 제공


연구팀은 "이론적으로 예측된 자기유체역학 원반풍 모델과 잘 일치하는 결과"라며 "초기 단계의 태아별에 자기유체역학 원반풍이 실제로 존재하며 별의 성장과 원반의 진화에 중요한 역할을 한다는 사실을 고해상도 관측을 통해 직접 입증한 사례"라고 밝혔다.
자기유체역학 원반풍은 행성과 소행성 등이 형성되는 원반 외곽에서 원시 행성계의 물리화학적 환경을 결정하는 데 중요한 역할을 할 것으로 분석된다. 이 교수팀은 행성계 주요 성분인 결정질 규산염의 생성과 이동 원리를 실제 관측으로 규명하는 데 처음 성공하고 연구결과를 1월 21일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에 공개하기도 했다.
<참고 자료> - doi.org/10.1038/s41467-026-71142-3
[이병구 기자 2bottle9@donga.com]