어린 별 곁에서 행성이 부서지고 있었다? 제임스 웹이 적외선으로 잡아 낸 대규모 충돌 🪐

어린 별 옆에서 무언가가 서로 부딪히고 있었어요. 50만 km 밖에서도 뜨거운 돌가루 냄새가 날 것 같은 신호였죠.

발표 소식이에요. 미국·유럽 등 여러 나라 항공우주국이 함께 운영하는 제임스 웹 우주망원경 연구팀이 2026년 10월 1일 발표했어요. 어린 별 주변에서 일어나는 행성 태아끼리의 대규모 충돌 흔적을 적외선으로 잡아 냈고, 논문은 국제 천문학술지 <천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)>에 실렸습니다.

이걸 어떻게 봤죠? 🧪

잠깐, 별에서 훨씬 작은 돌덩이가 어디서 무엇에 부딪혔는지 어떻게 알 수 있을까요? 행성처럼 큰 천체는 멀리서 덩어리 모양을 직접 보기 어려워요. 연구팀은 그래서 돌가루가 내는 적외선을 봤습니다.

충돌로 부서진 바위가 가루가 되면 표면적이 넓어지고, 뜨겁게 달궈진 표면이 적외선을 내요. 행성 크기의 돌 두 덩어리가 서로를 갉아먹는 충돌이 일어나면, 어린 별 옆에 마치 아침 안개처럼 짙은 따뜻한 먼지 원반이 생기죠. 웹 망원경이 이 빛을 파장별로 쪼개 본 스펙트럼을 읽어 낸 겁니다.

작은 차이가 단서였네요 ✨

이런 원반을 '극단적 잔해 원반(extreme debris disc)'이라고 불러요. '극단적'이 붙은 이유는 어린 별 근처에서 나는 따뜻한 적외선이 예상보다 훨씬 강하게 관측됐기 때문입니다. 연구팀은 웹 망원경으로 새로 본 12개, 과거 스피처 우주망원경 자료에 담긴 5개 등 총 21개 어린 별을 모아 분석했어요.

구성 물질을 뜯어 보니 두 부류로 나뉘었어요. 하나는 규산염이 풍부한, 마치 화산유리(흑요석)처럼 규소가 많은 원반이고, 다른 하나는 규산염이 부족한, 초록 모래알 모양의 광물 포스터라이트처럼 규소가 적은 원반이었죠.

여기서부터 연구팀의 해석이 시작돼요. 규산염이 풍부한 원반은 화성 크기의 천체끼리 부딪히는 고에너지 충돌의 흔적으로, 별 나이가 3억 년보다 어린 경우에만 나타났습니다. 규산염이 부족한 원반은 달 크기 정도의 작은 천체가 스치듯 부딪히는 규모에서 나오고, 별 나이와 상관없이 더 넓은 범위에서 관측됐어요.

"이번 연구는 충분한 수의 극단적 잔해 원반을 확보해 이 하위 집단을 진정으로 이해한 첫 사례입니다. 웹 망원경이 나오기 전에는 정보가 부족했습니다."

케이트 수(Kate Su) 박사, 우주과학연구소 연구책임자

우리 태양계도 한 장면이었을까 🔭

연구팀은 이 결과를 우리 태양계 역사에 대입해 봤어요. 지구와 달은 태양이 태어난 뒤 약 1억 년쯤 생겼다는 추정이 있는데, 이는 규산염이 풍부한 원반이 관측된 별 나이와 들어맞습니다. 화성만 한 크기의 천체 테이아가 어린 지구에 부딪혀 달이 생겼다는 시나리오도 이 충돌 원반 장면과 어울리죠.

즉 웹 망원경이 잡아 낸 건 먼지 원반의 빛만이 아니라, 달의 유년기와 겹쳐 보이는 충돌의 순간일지도 몰라요.

다만 연구팀은 조심스러워요. 규산염이 풍부한 원반이 나타나려면 별이 아주 어려야 한다는 가설을 뒷받침할 표본이 3개뿐이어서, 더 많은 원반을 관측해야 한다고 밝혔습니다.

"물론 이런 원반에 대해 우리가 모르는 것도 많습니다. 나이가 많은 원반에서는 규산염이 풍부한 사례가 없을 거라 예상하지만, 이를 확인하려면 더 많은 원반을 관측해야 합니다."

그래서 다음 궁금증은 이거예요 💭

관측 기술이 좋아진 지금도 이런 원반은 어린 별 100개 중 1개 꼴로만 발견됩니다. 그럼 지금 이 순간에도 지구처럼 될 운명인 돌덩이들이 서로 부딪히고 있는 원반은 어디에 있을까요? 웹 망원경이 앞으로 더 많은 어린 별을 관측하면, 지구와 같은 암석 행성이 어떻게 태어나는지 그 장면을 한 단계 더 자세히 볼 수 있을 것 같아요.

저는 이 소식을 읽고, 저 먼 원반의 먼지 한 알 한 알이 45억 년 전 우리 태양계의 조각들과 같은 과정을 겪고 있다는 생각에 잠깐 멈칫했어요. 다음에는 이런 먼지 원반에서 행성이 어떻게 자라나는지, 그다음 단계를 찾아볼게요. 궁금하면 별하 🔭