[아하! 우주] 태양계서 가장 가까운 외계행성이 사라졌다!

지구에서 4.3광년 거리 ‘센타우루스자리 α별 Bb’

분석 결과, 실제 존재하지 않는 별 가능성 커

영화 ‘아바타’와 ‘트랜스포머’ 캐릭터들의 고향

과학자들이 하나의 유명한 외계행성을 소멸시켜버렸다.

최신 연구에 따르면, 태양계에서 가장 가까운 외계행성으로도 알려진 ‘센타우루스자리 α별 Bb’가 사실 관측 데이터에 나타났던 실제로는 존재하지 않는 ‘유령’에 지나지 않았다.

2012년 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature)에 발표됐던 이 행성은 추정 질량이 지구와 비슷해서 획기적인 발견으로 평가됐었다.



특히 이 별의 항성계인 ‘센타우루스자리 α별’ 계는 지구로부터의 거리가 불과 4.3광년으로, 영화 ‘아바타’와 ‘트랜스포머’ 등의 공상과학(SF) 작품에 등장하는 캐릭터들의 고향으로 설정되기도 했다. 이처럼 가까운 거리에 생명체가 살고 있을지도 모르는 행성이 발견됐다는 소식에 많은 사람이 흥분을 감추지 못했었다.

하지만 이 행성은 생명체가 살 수 있는 적합한 곳이 아니었다. 주별(모성)과의 거리가 태양에서 수성까지의 거리의 불과 10분의 1 정도밖에 안 돼 행성 표면은 매우 뜨거워 암석이 걸쭉하게 녹아 덮여 있는 상태로 예상됐기 때문이다.



그런 ‘센타우루스자리 α별 Bb’는 이제 지구 크기의 행성을 찾는 게 얼마나 어려운지 행성 사냥꾼들에게 다시 한 번 되새겨주고 있다.

최근 미 코넬대 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위있는 온라인논문저장 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 게시됐으며, 조만간 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 새로운 연구논문은 지구에서 가장 가까운 외계행성이 사실 존재하지 않는다고 밝히면서도 그 행성의 배경으로 찍힌 노이즈(잡신호)가 실제 행성에 관한 희미한 단서인지 구별하는 것은 매우 어려운 것이라고 설명하고 있다.

외계행성 ‘센타우루스자리 α별 Bb’를 처음 발견했던 연구진도 현재 같은 의견을 나타냈다.

미 하버드-스미스소니언 천체물리학센터 소속 사비에르 두무스크 박사는 “이는 정말 괜찮은 연구”라고 평가하면서도 “100% 확신하는 것은 아니지만 아마 그 행성은 존재하지 않았던 것 같다”고 인정했다.

■ 그렇다면 행성은 어떻게 사라지게 됐는가

이처럼 외계행성이 뒤늦게 없다고 판명된 사례는 이번이 처음은 아니다. 2005년 폴란드 천문학자 마치에이 코나츠키는 서로 강하게 연결된 삼중성계 HD 188753에 목성을 닮은 거대한 가스 행성이 있다는 증거를 발견했다고 발표해 천문학계에 파란을 일으켰다. 행성 형성 이론에 따르면, 삼중성계의 중력장은 그런 거대한 행성의 형성을 방해하기 때문이다.

하지만 2년 뒤, 다른 연구진이 문제의 행성을 관측하려고 했지만 결국 확인하지 못해 코나츠키의 발견은 착각이었던 것으로 밝혀졌다.

두무스크 박사가 센타우루스자리 α별 Bb를 발견했을 때 사용한 방법은 도플러 분광법이다.

별의 주위에 행성이 있다면 항성이 중력에 끌려 약간 흔들리는 운동을 보여 이는 항성의 빛 변화로 파악된다. 경찰차가 다가올 때 사이렌 소리가 높아지고 멀어질 때 낮아지는 것처럼 별이 지구에 가깝도록 움직일 때 파장이 청색으로 어긋나고 멀어지도록 움직일 때는 빨간색으로 어긋난다.

두무스크 박사가 센타우루스자리 α별 B를 관찰한 결과, 스펙스럼이 일정하게 붉은색이나 파란색으로 어긋나 있었던 것이다. 이런 변화는 항성이 작은 행성에 끌려 약 3일 주기로 비틀거리고 있다고 생각하면 잘 설명할 수 있다고 한다.

당시 별의 흔들림을 이용해 존재가 추정된 행성은 수백 개였지만 모두 센타우루스자리 α별 Bb보다 큰 행성이었다. 따라서 일부 연구자는 두무스크 박사의 발견에 회의적이었고 외계행성을 찾는 선구자인 미국 예일대의 천문학자 아티 하체스 박사도 부정적인 분석 결과를 발표했었다.

그런데 이번 최신 연구로 당시 발견됐던 외계행성은 산발적으로 모은 자료 탓에 실제로 존재하지 않는 것이 나타났던 것으로 밝혀졌다.

피아노 협주곡을 들으려 할 때 10가지 소리 중 1가지 소리만도 귀에 들리지 않으면, 전문가들도 바흐를 베토벤으로 착각할 수 있다고 한다.

이와 마찬가지로 센타우루스자리 α별 Bb를 발견했던 망원경은 1주일에 몇 번밖에 별을 관측하지 않았으므로, 산발적인 데이터를 본 천문학자들이 아무것도 없는 곳에 행성이 있다고 착각했다는 것이다.

영국 옥스퍼드대에서 천체물리학을 전공하고 있는 대학원생 비네시 라즈팔 연구원은 별의 흑점을 관측하는 장비의 ‘전자 노이즈’나 또 다른 별에 의한 ‘중력’ 등 행성과 무관한 원인이 항성 표면에 희미한 빛 패턴을 만들어 그것이 행성으로 착각될 수 있다고 밝혔다.

■ 가짜 행성을 만들다

이런 주장을 증명하기 위해 라즈팔 연구원은 컴퓨터 시뮬레이션에서 행성이 없는 별을 만들고 산발적으로 관측했다. 이후 관측 데이터를 합성한 결과, 갑자기 존재하지 않는 행성이 출현한 것이다.

라즈팔 연구원에 따르면 지금까지 5600개 이상의 외계행성 후보가 발견되고 있지만 그 대부분은 훨씬 크기 때문에 문제는 없다.

케플러 우주망원경은 지구보다 작은 외계행성을 발견했지만 이쪽도 문제는 없다. 케플러 망원경은 하늘의 한 획을 연속적으로 관측하는 다른 방법을 사용하고 있는데 두무스크 박사가 사용한 도플러 분광법은 다른 행성이 별 앞을 통과할 때 별의 밝기가 약간 어두워지는 현상을 이용해 행성을 찾고 있기 때문이다.

외계행성을 찾는 어려움을 잘 아는 두무스크 박사는 최근 동료 전문가들을 대상으로 작은 행성을 발견하는 대회를 주최했다. 그는 크고 작은 행성을 가진 항성이나 행성이 없는 별을 시뮬레이션으로 만들고 행성을 찾도록 했다. 그 결과, 별의 흔들림 때문에 큰 행성을 찾은 전문가팀의 정답률은 90%였다. 작은 행성의 경우, 가장 성적이 좋았던 팀도 정답률은 불과 10%로 많은 오차가 있는 것으로 나타났다.

사진=ESO

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr