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▲ 뜨거운 목성의 개념도
행성은 다양한 물질로 구성되어 있다. 하지만 크게 나누면 지구처럼 암석형 행성과 목성 같은 가스형 행성으로 나눌 수 있다. 암석형 행성은 크기가 작은 대신 밀도가 높고 가스형 행성은 크기가 큰 대신 밀도가 낮다. 태양계에서는 가스 행성이 워낙 크기 때문에 낮은 밀도에도 불구하고 가스형 행성의 질량이 훨씬 크다. 이는 대부분의 다른 태양계에서도 볼 수 있는 현상이다. 하지만 우주는 우리의 상상보다 훨씬 복잡하다.
최근 미국 르하이 대학 천문학자들은 KELT(Kilodegree Extremely Little Telescope) 망원경을 이용해서 지구에서 320광년 떨어진 별인 HD 93396(혹은 KELT-11)을 관측했다. 이 별 주변에는 가스형 행성으로 생각되는 외계 행성이 하나 있다. 이런 외계 행성 자체는 매우 흔하지만, 과학자들을 놀라게 만든 부분은 그 밀도다.
이 행성은 목성 지름의 1.37배 정도의 지름을 가지고 있다. 부피는 목성의 2.57배 정도다. 하지만 질량은 목성의 20%에 미치지 못한다. 목성 자체도 가스 행성이지만, 이 행성은 더 희박한 밀도의 가스 행성이다. 지구와 비교하면 밀도가 50분의 1 수준이다. 조금 과장을 섞으면 풍선 행성이라고 불러도 좋을 정도다.
가스 행성이 부풀어 오르는 이유는 뜨거운 온도로 인해 크게 부풀어 오른 상황을 가정할 수 있다. 이 행성은 모성에서 매우 가까운 위치에서 공전하고 있어 공전 주기는 4.7일에 불과하며 표면 온도도 섭씨 1,400도 수준이다. 이른바 뜨거운 목성의 일종이다.
하지만 그렇게 생각해도 외계 행성 KELT-11b의 크기는 정상에서 한참 벗어나 있다. 아무리 뜨거운 기체라고 해도 이런 큰 행성은 강한 중력에 의해 가스를 압축하게 되므로 풍선처럼 부풀어 오르지 않기 때문이다. 실제로 대부분의 뜨거운 목성은 이렇게 밀도가 낮지 않다.
과학자들은 왜 이렇게 밀도가 낮은 행성이 존재하는지 아직 그 이유를 모르고 있다. 현재 존재하는 망원경으로는 그 지름을 겨우 측정할 수 있을 뿐 대기의 상태까지 정밀하게 파악하기 어렵다. 연구팀은 앞으로 제임스 웹 우주 망원경 같은 차세대 망원경이 이 비밀을 풀어줄 것으로 기대하고 있다.
고든 정 통신원 jjy0501@naver.com
