[아하! 우주] 태아 같은 아기 행성 포착… “주변 물질 흡수하며 ‘성장중’”(연구)

우리는 모두 하나의 세포에서 시작된 생명체다. 난자와 정자가 만나 생긴 작은 수정란이 착상한 후 점점 자라나 10달 후 세상에 나오고 아기에서 그 작은 아기가 커서 성인이 되는 과정은 누구나 겪는 일이지만, 동시에 기적 같은 일이다. 

이렇게 태어나기 전에는 매우 작지만, 점점 커져서 어엿한 성체가 되는 것은 지구나 목성 같은 행성도 마찬가지다. 우리가 살고 있는 지구는 아직 아기별이던 시절 태양 주변에 있는 가스와 먼지가 모인 고리인 원시 행성계 원반에서 작은 물질들이 모여 생성됐다. 

물론 46억 년 전으로 거슬러 올라가 이 모습을 직접 확인할 순 없지만, 과학자들은 많은 아기 별 주변에서 원시 행성계 원반을 확인해 행성 생성 가설을 검증했다. 물론 가스와 먼지가 가득한 성운에서 생성되는 아기별도 관측이 쉽지 않기 때문에 그 주변 원시 행성계 원반에서 태어나는 작은 원시 행성(protoplanet)을 포착하는 일은 과학자들에게 만만치 않은 과제다. 

호주 모나쉬 대학의 연구팀은 잘 알려진 원시 행성계 원반 중 하나인 HD169142 주변에서 자라고 있는 작은 태아 같은 원시 행성을 발견했다. HD169142는 지구에서 가까운 거리는 아니지만, 원시 행성계 원반이 우리가 봤을 때 내려다보는 각도로 있어 관측이 상대적으로 쉬운 편이다. 

연구팀은 관측을 통해 태양계의 해왕성 궤도에서 원시 행성계 원반의 물질이 옅어지는 고리 같은 간극을 발견했다. 이런 간극은 보통 자라고 있는 원시 행성이 물질을 흡수한 결과로 여겨진다. 연구팀은 이 간극의 한쪽에서 초음파로 본 작은 태아 같은 덩어리를 확인했다. 하지만 낮은 해상도 때문에 실제 행성인지 아니면 주변을 지나고 있는 가스 덩어리인지 구분하기 어려웠다.

따라서 연구팀은 몇 년에 걸쳐 이 덩어리가 행성 같은 케플러 운동을 하는지 관측했다. 그 결과 이 덩어리는 아기별 주변을 공전하고 있을 뿐 아니라 중력으로 주변 고리에 영향력을 행사하고 있었다. 

연구팀의 시뮬레이션 모델에 의하면 이 원시 행성은 아주 작은 태아는 아니고 이미 목성만큼 큰 행성으로 주변에서 물질을 흡수하면서 계속 자라는 중이다. 초음파 영상으로 생각하면 착상한지 얼마 안 된 작은 아기집처럼 보이지만, 실제로는 상당히 자란 태아로 임신 후반기에 접어든 셈이다. 

현재는 아기별인 HD169142이 먼 훗날 일반적인 별이 되는 시점에 이르면 강한 에너지를 방출하면서 주변 가스를 밀어내기 때문에 원시 행성계 원반은 흩어지게 되고 그 속에서 자라던 행성이 모습을 드러내면서 행성계를 이루게 된다. 물론 현재 생성 중인 행성은 아마도 하나가 아닐 것으로 추정된다. 

이 과정은 영겁의 세월을 사는 별과 행성에는 찰나의 순간이지만, 각 과정이 수백만 년에 달해 하나의 별에서 모든 과정을 관측할 수 없다. 따라서 과학자들은 대신 여러 단계에 있는 아기별과 원시 행성계 원반을 관측해 별과 행성의 탄생 과정을 연구하고 있다.

그리고 망원경과 관측 장비가 발전할수록 더 자세한 정보가 쏟아지고 있다. 앞으로도 HD169142는 중요한 관측 목표로 후속 관측과 연구 결과가 기대된다. 

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com