부모별 주위 떠나는 ‘자국’ 덕분에 외계행성 발견했다 [아하! 우주]

천문학자들이 목성과 비슷한 질량을 가진 새로 태어난 행성의 존재를 확인했다. 새로 공개된 외계행성의 이미지와 영상은 아기 행성의 궤도 운동이 젊은 부모별 HD 169142를 둘러싼 가스와 먼지 원반에 어떻게 구멍을 뚫는지를 보여준다.

천문학자들은 그 ‘자국’ 덕분에 행성의 존재를 확인할 수 있었다. 배가 수면 위를 이동할 때 배로부터 멀어지는 물결처럼 궤도를 도는 아기 행성이 디스크의 물질을 재배열하면서 생성되는 나선형 후류를 탐지함으로써 행성의 존재를 확인했다.

이 원형의 얇은 물질 구름은 행성 원반으로 알려져 있으며, 차갑고 밀도가 높은 덩어리가 자체 중력으로 인해 붕괴되어 아기 행성을 탄생시킨다. 과학자들은 HD 169142 별 주변의 원시행성 원반이 3개의 분리된 고리로 나뉘며, 이러한 고리 사이의 간격은 새로 형성된 아기 행성, 곧 ‘원시행성’의 존재 때문인 것을 알아냈다.

약 46억 년 전, 우리 별 태양은 HD 169142 주변에서 볼 수 있는 것과 유사한 원시행성 원반으로 둘러싸여 있었는데, 이 원반이 결국 붕괴되어 지구를 포함한 태양계의 행성을 형성했다. 이러한 메커니즘은 원시행성 원반과 젊은 별에 대한 연구가 우리 자신의 행성 시스템과 지구를 탄생시킨 과정을 이해하는 데 중요한 시사점을 던진다.

천문학자들은 칠레 북부 아타카마 사막의 세로 파라날에 위치한 초대형 망원경(VLT·Very Large Telescope)으로 수년 동안 HD 169142 주변 환경을 면밀히 관찰해왔다. 이 망원경은 지구상에 설치된 최첨단 광학 망원경 중 하나다. 특히 천문학자들은 VLT의 스피어(SPHERE:Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) 장비를 사용하여 HD 169142 시스템을 자세히 관찰했다.

호주 모내시 대학 연구원인 이언 해몬드가 이끄는 연구팀이 마침내 이 원시행성의 존재를 확인할 수 있었던 것은 오래된 SPHERE 데이터를 재분석하는 작업에서였다. 이 목성 크기의 외계행성은 우리 태양과 해왕성 사이의 거리보다 약간 더 먼 거리에서 HD 169142를 공전하고 있다.

SPHERE 장비는 아기 행성의 궤도에 의해 야기된 후류와 같은 자국의 특징을 관찰하기 위해 특별히 제작되었으며, 부모별 주변에서 성장하는 가스와 먼지, 암석 덩어리로 인해 발생하는 다른 특징들도 관찰한다. 이를 위해 SPHERE는 원형 행성 디스크의 중심에 있는 별에서 나오는 빛을 차단하고 대기의 난기류로 인한 흐림을 보정하여 해상도를 향상시킨다. 연구팀은 이 시스템에 대한 더 깊은 조사 연구가 목성과 같은 거대 가스 행성의 형성 과정을 보다 잘 이해하는 데 도움이 되기를 기대하고 있다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com