AU Microscopii (AU Mic) is a young red dwarf star located  away – about 8 times as far as the closest star after the Sun. The apparent visual magnitude of AU Microscopii is 8.73, which is too dim to be seen with the naked eye. It was given this designation because it is in the southern constellation Microscopium and is a variable star. Like β Pictoris, AU Microscopii has a circumstellar disk of dust known as a debris disk and at least two exoplanets, with the presence of an additional two planets being likely.

Stellar properties
AU Mic is a young star at only 22 million years old; less than 1% of the age of the Sun. With a stellar classification of M1 Ve, it is a red dwarf star with a physical radius of 75% that of the Sun. Despite being half the Sun's mass, it is radiating only 9% as much luminosity as the Sun. This energy is being emitted from the star's outer atmosphere at an effective temperature of 3,700 K, giving it the cool orange-red hued glow of an M-type star. AU Microscopii is a member of the β Pictoris moving group. AU Microscopii may be gravitationally bound to the binary star system AT Microscopii.

AU Microscopii has been observed in every part of the electromagnetic spectrum from radio to X-ray and is known to undergo flaring activity at all these wavelengths. Its flaring behaviour was first identified in 1973. Underlying these random outbreaks is a nearly sinusoidal variation in its brightness with a period of 4.865 days. The amplitude of this variation changes slowly with time. The V band brightness variation was approximately 0.3 magnitudes in 1971; by 1980 it was merely 0.1 magnitudes.

Planetary system 
AU Microscopii's debris disk has an asymmetric structure and an inner gap or hole cleared of debris, which has led a number of astronomers to search for planets orbiting AU Microscopii.  By 2007, no searches had led to any detections of planets. However, in 2020 the discovery of a Neptune-sized planet was announced based on transit observations by TESS. Its rotation axis is well aligned with the rotation axis of the parent star, with the misalignment being equal to 5°.

Since 2018, a second planet, AU Microscopii c, was suspected to exist. It was confirmed in December 2020, after additional transit events were documented by the TESS observatory.

A third planet in the system was suspected since 2022 based on transit-timing variations, and "validated" in 2023, although several possible orbital periods of planet d cannot be ruled out yet. This planet has a mass comparable to that of Earth. Radial velocity observations have also found evidence for a fourth, outer planet as of 2023.

Debris disk

AU Microscopii harbors its own disk of dust, first resolved at optical wavelengths in 2003 by Paul Kalas and collaborators using the University of Hawaii 2.2-m telescope on Mauna Kea, Hawaii.  This large debris disk faces the earth edge-on, and measures at least 200 AU in radius.  At these large distances from the star, the lifetime of dust in the disk exceeds the age of AU Microscopii.  The disk has a gas to dust mass ratio of no more than 6:1, much lower than the usually assumed primordial value of 100:1.  The debris disk is therefore referred to as "gas-poor".  The total amount of dust visible in the disk is estimated to be at least a lunar mass, while the larger planetesimals from which the dust is produced are inferred to have at least six lunar masses.

The spectral energy distribution of AU Microscopii's debris disk at submillimetre wavelengths indicate the presence of an inner hole in the disk extending to 17 AU, while scattered light images estimate the inner hole to be 12 AU in radius.  Combining the spectral energy distribution with the surface brightness profile yields a smaller estimate of the radius of the inner hole, 1 - 10 AU.

The inner part of the disk is asymmetric and shows structure in the inner 40 AU.  The inner structure has been compared with that expected to be seen if the disk is influenced by larger bodies or has undergone recent planet formation.

The surface brightness (brightness per area) of the disk in the near infrared  as a function of projected distance  from the star follows a characteristic shape.  The inner  of the disk appear approximately constant in density and the brightness is unchanging, more-or-less flat.  Around   the density and surface brightness begins to decrease: first it decreases slowly in proportion to distance as ; then outside , the density and brightness drops much more steeply, as .  This "broken power-law" shape is similar to the shape of the profile of β Pic's disk.

In October 2015 it was reported that astronomers using the Very Large Telescope (VLT) had detected very unusual outward-moving features in the disk. By comparing the VLT images with those taken by the Hubble Space Telescope in 2010 and 2011 it was found that the wave-like structures are moving away from the star at speeds of up to 10 kilometers per second (22,000 miles per hour). The waves farther away from the star seem to be moving faster than those close to it, and at least three of the features are moving fast enough to escape the gravitational pull of the star.

Methods of observation

AU Mic's disk has been observed at a variety of different wavelengths, giving humans different types of information about the system. The light from the disk observed at optical wavelengths is stellar light that has reflected (scattered) off dust particles into Earth's line of sight. Observations at these wavelengths utilize a coronagraphic spot to block the bright light coming directly from the star.  Such observations provide high-resolution images of the disk. Because light having a wavelength longer than the size of a dust grain is scattered only poorly, comparing images at different wavelengths (visible and near-infrared, for example) gives humans information about the sizes of the dust grains in the disk.

Optical observations have been made with the Hubble Space Telescope and Keck Telescopes.  The system has also been observed at infrared and sub-millimeter wavelengths. This light is emitted directly by dust grains as a result of their internal heat (modified blackbody radiation). The disk cannot be resolved at these wavelengths, so such observations are measurements of the amount of light coming from the entire system. Observations at increasingly longer wavelengths give information about dust particles of larger sizes and at larger distances from the star. These observations have been made with the James Clerk Maxwell Telescope and Spitzer Space Telescope.

References

External links

 

Microscopium
M-type main-sequence stars
Circumstellar disks
Microscopii, AU
197481
Articles containing video clips
0803
102409
Durchmusterung objects
Planetary systems with two confirmed planets
Beta Pictoris moving group
현미경자리 AU는 지구에서 32광년 떨어져 있는 적색 왜성이다. 현미경자리 AU는 지구에서 태양 다음으로 가장 가까운 별 프록시마 센타우리보다 약 8배 더 먼 곳에 있다. 현미경자리 AU의 나이는 고작 1천 2백만 살로, 우리 태양 나이의 1 퍼센트도 채 먹지 않았다. 질량은 태양의 59 퍼센트 수준이며 밝기는 3 퍼센트에 지나지 않는다. 현미경자리 방향에 위치하고 있으며 변광성이기 때문에 현미경자리 AU 이름이 붙었다. 화가자리 베타 이동성군의 일원이기도 하다. 현미경자리 AU는 화가자리 베타처럼 쌍성 현미경자리 AT와 중력으로 묶여 있을 가능성이 있다. 이 별 주위에는 먼지 원반이 있다.

특징 
현미경자리 AU는 적색 왜성(M형)으로 반지름은 태양의 60퍼센트이며 질량은 절반 정도, 유효 온도는 약 3730 켈빈이다.

밝기 변화 
현미경자리 AU의 밝기는 4.865일 간격으로 사인 곡선 형태의 변화를 보여준다. 밝기 변화 진폭은 시간이 흐르면서 천천히 변한다. V띠로 잰 밝기 변화량은 1971년에 약 0.3등급이었다가 1980년 0.1등급까지 줄어들었다.

현미경자리 AU는 전파로부터 엑스선에 이르는 전자기 스펙트럼상 모든 영역을 통해 관측되어 왔으며, 모든 영역 파장대에서 플레어 활동을 보여주고 있었다. 현미경자리 AU의 플레어 활동은 1973년 처음 밝혀졌다.

먼지원반 

현미경자리 AU는 별주위 원반을 갖고 있는데, 2003년 폴 캘라스 연구진이 하와이 마우나케아 산 소재 2.2 미터 하와이 대학교 망원경을 이용하여 발견했다. 이 거대한 먼지원반의 원반면은 지구 관측자의 시선 방향과 거의 평행하게 놓여 있다. 반지름은 약 200 천문단위에 이른다. 기체와 먼지의 질량비는 6:1로, 이전에 예상했던 비율 100:1보다 기체의 함량비가 훨씬 적었다. 이 때문에 현미경자리 AU의 원반을 '기체가 결핍된' 원반으로 부르기도 한다. 원반에 있는, 눈에 보이는 먼지의 총 질량은 적어도 달의 질량 정도에, 먼지가 만들어진 곳에 있는 좀 더 큰 미행성들의 질량은 달 질량의 최소 여섯 배는 될 것으로 보인다.

현미경자리 AU 먼지 원반의 스펙트럼에너지분포를 서브밀리미터 파장으로 분석한 결과 반지름 17 천문단위 안쪽은 깨끗하게 청소되어 있는 것으로 밝혀졌다. 산란광 사진으로 잰 ‘청소된’ 영역의 반지름은 12 천문단위였다. 스펙트럼에너지분포와 표면밝기 도표를 조합한 결과 구멍의 반지름은 1 ~ 10 천문단위 범위로 나왔다.

원반 안쪽은 비대칭적인 모양을 하고 있으며, 40 천문단위 안쪽에 구조(構造)가 형성되어 있다. 안쪽 구조의 원인으로, 원반에 제법 무거운 천체가 영향을 끼치거나, 행성이 생겨나는 과정을 밟고 있다는 가설이 제기되어 왔다.

항성에 가까운 부분의 먼지가 씻겨 나가 있다는 사실 및 먼지 원반이 비대칭적 구조를 하고 있다는 것 때문에 천문학자들은 현미경자리 AU를 돌고 있는 행성을 찾아 왔다. 그러나 현미경자리 AU를 돌고 있는 행성의 징후는 아직 발견되지 않았다(2007년 기준).

원반과 항성 사이 예상 거리 의 함수인 원반의 표면밝기(기준면적당 밝기)는 특징있는 모양을 그린다. 원반 안쪽 15 천문단위 범위의 밀도는 대충 일정한 것으로 보인다.  근처에서 밀도는 감소하기 시작하는데, 에서 일 경우 밀도값이 천천히 감소한다. 그러고 나서  바깥에서, 에서 일 경우 밝기는 더욱 급격하게 감소한다. 이 표면밝기 그래프는 화가자리 베타 주위 원반의 그것과 비슷하다.

관측 도구 

천문학자들은 현미경자리 AU를 다양한 파장을 통해 관측해 왔으며 다양한 정보를 얻을 수 있었다. 가시광선 영역으로 항성 주위 먼지 원반에 반사된 빛을 관찰할 수 있었다. 가시광선 관측 때에는 코로나그래프로 항성 부분을 가려 항성의 밝은 빛 때문에 주변 원반의 반사광이 먹히지 않도록 했으며, 이를 통해 원반의 고해상도 사진을 얻을 수 있었다. 먼지 입자보다 길이가 긴 파장의 빛은 난반사를 거의 하지 않기 때문에, 여러 파장에서 찍은 사진들을 비교하여(예를 들면 가시광선과 근적외선) 원반 내 먼지 입자들의 크기를 알 수 있다.

천문학자들은 허블 우주 망원경과 켁 망원경을 통해 이 별을 광학적으로 계속 관측해 왔다.(적외선 및 서브밀리미터 파장으로도 관측되어 왔다) 이 파장대의 빛은 먼지 자체가 지니는 내부열(흑체 복사 원리에 의해 생김) 때문에 발생한다. 다만 상기 파장들로는 항성계 전체로부터 방출되는 빛을 분석할 수 있을 뿐 먼지 원반만 따로 떼어내어 연구할 수는 없다. 적외선, 서브밀리미터 파장보다 긴 파장대를 통해 보다 항성에서 멀리 떨어져 있는 곳의, 좀 더 큰 먼지 입자들에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이런 긴 파장대의 관측 자료는 제임스 클라크 맥스웰 망원경, 스피처 우주 망원경을 통해 확보되어 왔다.

참고 문헌

외부 링크 
 

현미경자리
적색왜성
별주위원반
M형 주계열성
197481
0803
102409