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[아하! 우주] 항성 주위를 길쭉한 궤도로 도는 희한한 ‘핫 목성’

작성 2016.03.29 14:24 ㅣ 수정 2016.03.29 14:24
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항성과 '하이파이브'를 할 만큼 가깝게 접근했다가 순식간에 멀어지는 희한한 가스행성이 확인됐다.
최근 미국 캘리포니아 대학등 공동연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 스피처 우주망원경을 이용, 외계행성 HD 80606b의 공전궤도를 분석한 연구결과를 발표했다.

지구에서 약 190광년 떨어진 큰곰자리에 위치한 이 외계행성은 지난 2001년 처음 발견됐으며 '뜨거운 목성'(Hot Jupiter)으로도 불린다. 그 이유는 우리 태양계의 '큰형님' 목성과 크기가 거의 비슷하기 때문이다.

목성보다 질량은 4배나 더 큰 HD 80606b는 같은 가스형 행성이지만 태양계의 행성들과는 전혀 다른 특징을 갖고있다. 먼저 태양계는 수성, 금성, 지구, 화성 등 암석형 행성이 항성(태양)의 안쪽 궤도를 돌고있으며 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 같은 가스형 행성이 그 바깥쪽 궤도를 돈다.

이에비해 HD 80606b는 항성인 HD 80606와 하이파이브를 할 만큼 가깝게 접근해 그 주위를 공전한다. 이 때문에 전문가들은 '핫 목성'이라는 별칭을 붙인 것으로 항성에 최접근시 표면온도가 1100°c 이상 솟구친다.  

또 하나 흥미로운 점은 특이한 공전궤도다. 일반적으로 행성은 항성의 주위를 원에 가까운 타원궤도로 공전한다. 지구의 공전궤도 역시 마찬가지인데 그 궤도의 일그러진 정도를 학계에서는 ‘공전궤도이심률’(orbital eccentricity)이라 부른다. 이심률의 기준으로 0이면 원을, 1에 가까울수록 길쭉한 타원궤도를 가진 것으로 분류한다.


이 기준을 태양계에 적용하면 지구는 0.017로 거의 원에 가깝다. 반면 태양계에서 이심률이 가장 큰 행성은 수성으로 비율이 0.205에 달한다.

그러나 HD 80606b는 마치 U턴 형태로 극단적으로 길쭉한 형태의 궤도를 불과 111일 만에 돈다. 연구팀이 분석한 HD 80606b의 이심률은 0.9336으로 모양만 보면 핼리혜성과 비슷할 정도다.

공동 연구자인 MIT의 행성과학자인 줄리앙 데 위트 박사는 "만약 지구가 HD 80606b처럼 궤도를 돈다면 대기는 사라지고 표면은 마그마가 흘러넘칠 것"이라면서 "놀라운 점은 HD 80606b가 항성을 지나친 후 10시간 안에 모든 열이 소멸돼 버린다"고 설명했다.

그렇다면 왜 HD 80606b는 이처럼 특이한 공전궤도를 갖게 되었을까?

위트 박사는 "원래 HD 80606b는 목성처럼 항성과 먼 거리에서 형성됐으나 이웃한 다른 별의 힘에 밀려 안쪽으로 이동했을 것"이라면서 "이 과정에서 행성의 궤도 또한 특이한 형태를 갖게 된 것으로 보인다"고 밝혔다. 이어 "이같은 행성계는 매우 특이한 형태로, 향후 외계 항성과 행성의 형성을 이해하는데 큰 도움을 줄 것"이라고 덧붙였다.    

박종익 기자 pji@seoul.co.kr

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