칠레 alma 망원경 관측 결과 외계 성간 천체 3i/atlas에서 이례적인 고농도 메탄올 방출 포착

미국 국립전파천문대(National Radio Astronomy Observatory)가 참여한 국제 연구진은 칠레 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) 전파망원경 관측을 통해 태양계를 지나가는 외계 천체 3I/ATLAS의 핵 주변에서 극도로 높은 농도의 메탄올을 검출했다고 발표했다. 이번에 측정된 메탄올 함유량은 태양계 내에서 지금까지 목록화된 거의 모든 혜성의 수치를 뛰어넘는 수준이다.

연구를 이끈 미국 American University의 Nathan Roth 교수는 “3I/ATLAS를 조사하는 일은 다른 항성계의 지문을 채취하는 과정과 같으며, 이 천체는 우리 태양계 주변 혜성에서 흔히 볼 수 없는 방식으로 메탄올을 뿜어내고 있다”라고 설명했다.

칠레 전파망원경이 확인한 외부 성간 천체의 독특한 가스 분출 구조

국제 관측팀은 2025년 말 칠레에 설치된 Atacama Compact Array를 가동해 태양 쪽으로 다가서는 3I/ATLAS의 궤적을 면밀히 추적했다. 태양 복사열이 천체의 얼어붙은 외벽을 데우면서 단단했던 고체 물질이 증발해 가스와 먼지를 대량 방출하기 시작했다. 이 증발 물질들은 핵 주변을 감싸며 밝게 빛나는 거대한 코마 구름을 이뤘다.

연구진은 특수 분광 장비를 투입해 3I/ATLAS의 코마를 형성하는 화학 분자들 중 메탄올과 시안화수소가 방출하는 고유 전자기 신호를 분리 측정했다.

• 첫 번째 관측 구간에서 포착된 시안화수소 대비 메탄올의 방출 비율 70
• 두 번째 독립 관측을 통해 최종 확인된 메탄올 상대 비율 수치 120

칠레 아타카마 사막에 위치한 ALMA 전파망원경 간섭계를 활용한 국제 연구진은 태양에 접근하며 열을 받아 형성된 3I/ATLAS의 코마 내부에서 방출되는 분자들의 전자기적 신호를 정밀 추적해 시안화수소보다 최대 120배에 이르는 이례적인 비율의 메탄올 성분이 주변 우주 공간으로 퍼져나가는 현상을 정량적으로 포착했다. 이로써 해당 외계 방문자는 인류 천문 관측 사상 가장 풍부한 알코올 계열 화합물을 품은 천체 반열에 올랐다.

지구 탐사선이 은하계 변방으로 직접 비행하지 않고도 다른 행성계의 빙점 형성 환경을 직접 확인하는 계기가 3I/ATLAS 관측으로 마련됐다.

제임스 웹 망원경과 ALMA가 밝혀낸 이례적인 화학적 불균형

이번 ALMA 데이터는 3I/ATLAS 내부의 얼음 덩어리가 태양계 혜성들과 완전히 다른 외계 성운 조건에서 냉각되고 결합했음을 강력하게 시사한다. 앞서 James Webb Space Telescope 관측에서는 천체가 태양열을 받기 전 극저온 상태일 때 이산화탄소가 주성분으로 검출된 바 있다.

초정밀 공간 분해능을 갖춘 ALMA 시스템은 가열된 천체 표면에서 가스가 뿜어져 나오는 정확한 탈출 경로를 지도화했다. 이 추적 분석에서 시안화수소와 메탄올은 전혀 다른 궤적으로 흩어지는 물리적 차이를 보였다. 시안화수소는 3I/ATLAS의 중심 핵 표면에서 곧바로 솟구쳐 나왔다.

반면 메탄올 분자는 3I/ATLAS 핵뿐만 아니라 주변 코마에 퍼져 있는 무수한 얼음 파편들에서도 동시에 뿜어져 나왔다.

3I/ATLAS 주위를 맴도는 얼음 조각들은 마치 모체를 호위하는 초소형 혜성들처럼 독립적인 기화 반응을 일으켰다. 태양에 근접해 온도가 치솟자 이 작은 고체 파편들이 가스로 급변하며 대기층에 메탄올을 지속해서 추가 공급했다.

태양계 외곽에서 유입된 얼음 파편의 독립적 증발 과정 분석

태양계 혜성에서도 얼음 알갱이의 증발이 드물게 목격되기는 했지만, 외계에서 진입한 얼음의 세부 가스화 메커니즘을 규명한 것은 이번이 처음이다. 3I/ATLAS는 과거 관측된 1I/’Oumuamua와 2I/Borisov의 뒤를 이어 인류가 공식 포착한 세 번째 성간 천체다. 이 천체의 알코올 분출 구조는 외부 항성계의 행성 형성 초기 조건을 재구성하는 결정적 단서를 과학계에 전달했다.

3I/ATLAS의 이 기록은 처음이다.

천문학자들은 이번에 수집된 3I/ATLAS의 분광 지표를 활용해 원거리 항성계를 공전하는 미행성체들의 기본 물질 구성을 태양계와 대조하고 있다. 새로 입증된 메탄올 함량 수치는 우리 은하 내 다른 행성계 성운들이 태양계 원시 구름보다 훨씬 높은 휘발성 유기화합물 비중을 지녔을 가능성을 보여준다.

ALMA 전파망원경 관측 장비는 3I/ATLAS가 태양권을 완전히 벗어날 때까지 추가적인 궤도 및 성분 데이터를 수집할 계획이다.