어떻게 여기에? 과학자들 당혹시킨 ‘슈퍼 지구’의 존재 [아하! 우주]

현재까지 발견한 외계 행성은 5000개 이상이다. 그 숫자는 계속 빠르게 늘고 있다. 과학자들은 외계 행성을 연구하면서 태양계에는 없는 독특한 형태의 외계 행성 그룹이 존재한다는 사실을 알아냈다. 태양계는 크게 안쪽 궤도를 도는 작은 암석 행성인 내행성과 태양에서 먼 곳을 공전하는 큰 가스 행성인 외행성이 있지만, 수성 궤도 안쪽에도 목성만큼 큰 가스 행성이 존재했다.

가까운 궤도를 공전하는 가스 행성을 뜨거운 목성(hot Jupiter)라고 부르는데, 태양에서 멀고 차가운 목성과 달리 매우 뜨겁기 때문이다. 별에서 가까운 위치에서는 강력한 항성풍과 복사 에너지로 인해 가스와 먼지가 쉽게 뭉쳐지지 않아 이런 행성이 생성되기 어렵기 때문에 과학자들은 뜨거운 목성이 사실 목성처럼 먼 곳에서 생성됐다가 다른 천체의 중력 간섭으로 옮겨온 것으로 보고 있다

실제로 지금까지 발견된 뜨거운 목성들은 가장 안쪽 궤도에 홀로 있는 경우가 대부분이다. 목성 크기 행성이 수성 궤도 안쪽으로 이동하는 궤도 변이가 있으면 주변 작은 행성들은 자신의 궤도에서 튕겨 나가거나 흡수될 수밖에 없다. 하지만 항상 예외는 있게 마련이다.

스위스 제네바 대학의 과학자들이 이끄는 연구팀은 뜨거운 목성형 외계 행성인 WASP-132b가 사실 혼자가 아니라는 사실을 발견했다. 2021년 처음 발견된 이 외계 행성은 목성 지름의 0.87배 정도 되는 가스 행성으로, 질량은 목성의 0.41배 정도다. 공전 주기는 7.1일에 불과하고, 별에서 가까워 상당히 뜨겁게 부풀어 올라 있다.

연구팀은 미 항공우주국(나사)의 행성 사냥꾼 TESS와 다른 망원경 데이터를 종합해 WASP-132b 안쪽 궤도에서 예상치 못한 새로운 행성을 포착했다. 이 새로운 행성은 지구보다 큰 암석 행성인 ‘슈퍼 지구형’ 행성으로 지구 지름의 1.8배 정도 되는 암석 행성이다. 공전 주기는 1.01일에 불과해 표면은 별처럼 뜨거울 것으로 추측된다.

새로 발견된 슈퍼 지구 역시 안쪽으로 이동한 행성이 아니냐는 의구심이 들긴 하지만, 뜨거운 목성의 존재 때문에 그 생성 과정에 대해서는 의문이 제기된다. 만약 슈퍼 지구가 먼저 안쪽 궤도로 진입했다고 해도 뜨거운 목성의 질량이 월등히 커서 결국 흡수되거나 이탈할 가능성이 높다. 물론 반대로 뜨거운 목성이 있는 상태에서 질량이 작은 슈퍼 지구가 안쪽 궤도로 진입하기도 어렵다.

따라서 과학자들은 새로운 발견에 놀라워하면서도 동시에 기존의 외계 행성 생성 모델로는 설명할 수 없는 관측 결과를 두고 고민하고 있다. 그러나 과학은 이렇게 예상치 못한 발견을 통해 발전하게 마련이다. WASP-132 행성계 역시 과학자들에게 어려운 질문을 던져주면서 새로운 발견을 끌어낼 것으로 기대된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com