[아하! 우주] 태양이 2개 뜨네…스타워즈 속 ‘타투인 행성’ 생성 비결은?

과학자들은 지금까지 수천 개 이상의 외계 행성을 발견했다. 이들 중 대부분은 태양처럼 하나의 별 주변을 공전하는 행성이지만, 두 개 이상의 별 주위를 공전하는 외계 행성도 존재한다. 이 외계 행성에서 하늘을 바라보면 영화 스타워즈에 나오는 타투인 행성처럼 태양이 두 개로 보이는 것이다. 과학자들도 공식적으로는 '쌍성계 주변 행성'(circumbinary exoplanet)이라고 부르지만, 스타워즈 속 타투인 행성의 존재가 워낙 유명하기 때문에 이런 행성에는 타투인 행성이라는 별명이 붙어 있다.

사실 우주에는 두 개의 별이 중력으로 연결되어 서로 공전하는 쌍성계가 흔하다. 하지만 두 개의 별의 중력이 서로 간섭하는 경우 행성 궤도가 안정적으로 유지되기 어렵다. 따라서 과학자들은 쌍성계 주변 행성이 드물 것으로 예상했으나, 예상외로 많은 타투인 행성을 발견할 수 있었다. 미국 캘리포니아 대학 이언 체칼라가 이끄는 연구팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 타투인 행성이 생성되는 과정을 조사했다.

연구팀은 ALMA를 이용해 태어난 지 얼마되지 않은 쌍성계 주변 디스크를 관측했다. 행성은 새로 생성된 별 주변에 있는 가스 및 먼지 디스크에서 생성된다. 상대적으로 낮은 온도의 디스크는 가시광 영역보다 파장이 긴 전파에서 관측이 쉽기 때문에 연구팀은 강력한 전파 망원경을 이용해 관측한 것이다.

관측 결과 19개의 원시 쌍성계 주변에서 행성이 태어날 수 있는 디스크를 발견할 수 있었는데, 모두 쌍성계의 공전 주기가 한 달 이내라는 공통점이 있었다.(사진) 사실 이 관측 결과는 기존의 타투인 행성계 생성 이론과 부합되는 결과다. 두 별의 중력 간섭을 받지 않고 행성이 생성될 수 있는 가장 좋은 조건은 두 별이 가까이에서 공전해서 마치 하나의 별처럼 중력을 행사하는 경우이기 때문이다.

따라서 타투인 행성은 매우 공전 주기가 짧은 쌍성계 주변에서만 생성될 수 있다. 미 항공우주국(NASA)의 행성 사냥꾼인 케플러 우주 망원경이 찾아낸 타투인 행성 역시 두 별의 공전 주기가 40일 이내였다. 이번 관측 결과는 기존의 이론을 검증했다고 볼 수 있다.

스타워즈에 등장한 타투인 행성에서 두 개의 태양은 상당히 근접해 보인다. 이는 그냥 태양을 두 번 촬영했기 때문이지만, 실제 타투인 행성 역시 두 태양의 거리가 가까운 경우가 대부분이다. 우연의 일치지만, 과학자들이 쌍성계 주변 행성을 타투인 행성이라고 불러도 좋은 이유가 하나 더 추가된 셈이다.

박종익 기자 pji@seoul.co.kr