서리선 (Frost Line (Snow Line))
쉽게 풀면
원반 안에서 온도가 충분히 낮아 물 같은 성분이 얼음으로 얼 수 있는 경계선으로, 이 선을 기준으로 암석 행성과 가스 행성이 다르게 만들어집니다.
왜 중요한가
얼음선은 원시행성계 원반에서 물이 얼음으로 응결되는 경계로, 그 바깥에서 고체 물질이 갑자기 늘어나 거대행성의 핵이 빠르게 자랄 수 있다는 것이 목성형 행성이 안쪽이 아니라 바깥에 있는 이유의 표준 설명입니다. 뜨거운 목성은 얼음선 밖에서 형성된 뒤 이동해 왔다고 해석되며, 행성 대기의 탄소 대 산소 비율로 형성 위치를 얼음선 기준으로 역추적합니다. 소행성대의 조성 전이도 초기 얼음선 위치와 연결됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
서리선 바깥은 얼음까지 재료로 쓸 수 있어 행성 핵이 더 빨리, 더 크게 자랄 수 있었고, 그 결과 거대 가스 행성이 그 영역에서 형성되었다는 설명이다.
얼음이 얼 수 있는 경계선을 기준으로 안쪽과 바깥쪽 행성의 밀도가 어떻게 다른지 비교했다는 뜻이다.
조금 더 깊게 보면
얼음선은 고정된 선이 아니라 원반이 식으면서 안쪽으로 이동하고, 물 외에 이산화탄소·일산화탄소의 얼음선이 더 바깥에 따로 있어 여러 겹의 조성 경계가 있습니다. 현재 태양계의 얼음선 위치와 행성 형성 당시의 위치는 다르며, 원반의 광학적 두께와 강착 가열에 따라 모형마다 값이 달라집니다. 얼음선 바로 바깥에서 고체가 늘어나는 정도가 미행성 형성을 촉발할 만큼 큰지는 아직 연구 중입니다. 물의 서리선 외에도 이산화탄소나 일산화탄소처럼 더 낮은 온도에서 얼음이 되는 물질들은 각자 별도의 서리선을 가지므로, 실제 원반에는 여러 겹의 화학 조성 경계가 동시에 존재하며 어느 서리선을 기준으로 논의하느냐에 따라 안쪽과 바깥쪽의 구분선이 달라집니다. 또한 서리선은 고정된 위치가 아니라 원반이 식어가면서 시간이 지날수록 중심별 쪽으로 서서히 이동하는 동적인 경계입니다.
주의할 점
서리선의 위치는 항성의 광도와 원반의 진화에 따라 시간이 지나면서 안쪽으로 이동한다는 점을 함께 고려해야 한다.
현재 태양계에서 관측되는 서리선에 해당하는 온도 조건의 위치와 행성이 실제로 형성되던 시기의 서리선 위치는 서로 다를 수 있으므로, 두 시점을 혼동하면 행성 형성 장소를 잘못 추정하게 된다.