초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 원반물질의 초기조건을 제공하는 붕괴하는 분자운의 물리적, 화학적 진화를 설명하는 코드와 원시행성계원반 모델코드를 결합하고, 고감도, 고분해, 고분산 관측데이터에 적용하므로서, 별탄생 매우 초기단계에서부터 원시행성계원반의 물리적, 화학적 조건의 변화를 추적하여 행성계 형성의 조건을 탐색하는 것을 목표로 한다. 이를 위해, envelope model의 서브 코드를 업데이트하고, PURE-C 코드를 완성하고, 이미 선정된 관측을 수행한 후, 관측결과들을 모델링하여 코드의 유용성을 증명한다. 뿐만 아니라, 별탄

□ 연구개요
본 연구는 원반물질의 초기조건을 제공하는 붕괴하는 분자운의 물리적, 화학적 진화를 설명하는 코드와 원시행성계원반 모델코드를 결합하고, 고감도, 고분해, 고분산 관측데이터에 적용하므로서, 별탄생 매우 초기단계에서부터 원시행성계원반의 물리적, 화학적 조건의 변화를 추적하여 행성계 형성의 조건을 탐색하는 것을 목표로 한다. 이를 위해, envelope model의 서브 코드를 업데이트하고, PURE-C 코드를 완성하고, 이미 선정된 관측을 수행한 후, 관측결과들을 모델링하여 코드의 유용성을 증명한다. 뿐만 아니라, 별탄생 과정에서 강착 기작에 따른 envelope과 protoplanetary disk에서의 화학적 변화를 해석한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구계획서 제출 당시 연구목표와 결과를 아래와 같이 정리하였다.

Chemo-dynamical model 코드 업데이트: 본 연구팀에서 자체 개발된 2차원 연속복사전달 코드와 gas-energetics 코드로 2년차에 업데이트를 완료하여 3년차에 관측결과와 결합하여 논문으로 출판하였으며, 3년차에는 화학 네트워크 개선하여, 운석에서 측정된 산소동위원소를 설명하는 논문으로 출판하였다.

PURE-C 개발 완료: 먼지티끌 크기에 따른 화학 네트워크를 개발하고, 다섯 가지 서브 코드 병합하는 작업을 2년차에 완료하여, 3년차에 관측결과 해석에 적용한 후, 모델코드 자체와 관측에 대한 적용을 하나의 논문으로 출판하였다.

관측 데이터 구축: 폭발하는 원시별의 원반과 외피부에 묻혀있는 원반을 ALMA로 관측한 후, 개발된 코드를 이용하여 분석하여 2편의 논문을 출판하였고, 이들 원시성에 대해 Gemini-South 8미터 망원경에 장착된 IGRINS를 이용하여 근적외선 고분산 분광관측을 수행하여 분석 중이다. 후속 연구를 위해, 새로운 ALMA와 Gemini 관측제안서를 제출하여 시간을 확보하였고, Gemini 관측은 일부 수행한 상태이다.

두 모델의 결합: 물리적으로 두 코드를 병합하는 작업은 수행하지 않았다. 이는 분자운의 붕괴로부터 원반의 형성을 보여주는 3차원 수치 시뮬레이션으로부터 관측을 설명하는 모델을 찾지 못했기 때문이다. 현재까지 수행된 이론적 수치 시뮬레이션으로 부터 밀도 구조를 받아들이고, 본 연구에서 구축된 envelope+disk 코드로 온도구조 계산을 수행하여 관측을 설명하고자 했지만, 좋은 결과를 얻지 못했다. 수치 시뮬레이션 코드 개발은 본 연구의 범위를 넘어가는 것으로 국제공동 연구를 통해 구축하고자 했다. 하지만 원반형성에 대한 유체역학 계산이 관측을 제대로 재현하지 못하고 있는 실정이므로, 본 연구에서는 envelope model의 화학적 결과를 disk model의 초기값으로 받아들이는 방식으로 두 모델의 결합을 수행하고 있다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구로부터 구축된 모델은 현재 가동되고 있는 세계 최대 전파간섭계 ALMA 데이터와 세계 최대 광학망원경 Gemini-South에 장착된 근적외선 고분산 분광기 IGRINS의 데이터를 비롯한 다양한 관측데이터에 적용되어, 별탄생 진화단계와 강착 기작에 따른 행성계 형성 환경을 과거에는 불가능했던 정밀도로 이해하게 도울 것이다. 또한, 미항공우주국과 한국천문연구원이 함께 개발하여 2024년 발사될 SPHEREx 근적외선 우주망원경이 얻어낼 전천 얼음분자 스펙트럼을 분석하고 이해하는 것에도 크게 기여할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 중력 붕괴를 겪고 있는 분자운의 화학적 진화를 기술하는 Chemo-Dynamical Model ... 4
• (2) 원시행성계원반 모델, PURE-C(Packages of Unified modeling for Radiative transfer, gas Energetics, and Chemistry) ... 6
• (3) 고분산, 고분해, 고감도 관측을 통해 별과 행성계 형성과정과 환경의 연구 ... 7
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• (1) 원시태양의 분자구름에서 유입된 태양계 산소 동위원소의 불균질성 (Science Advances 출판) ... 8
• (2) 먼지티끌 분포와 C/O 함량비를 고려한 원시행성계원반 모델을 이용한 질소 동위원소비 연구 (ApJ 출판) ... 9
• (3) 별탄생 초기 단계에 있는 변광 원시별 EC 53에 대한 복사전달 모델 연구 (ApJ 출판) ... 11
• (4) 폭발적 물질 강착 현상이 일어나는 원시별 V883 Ori 원반에서의 복잡한 유기 분자 연구(Nature Astronomy 출판) ... 12
• (5) 별탄생 초기 단계에 있는 변광 원시별 EC 53의 주변 환경 연구 (ApJ 출판) ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 참고문헌 ... 17
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 43
• 끝페이지 ... 60