지구 '10대' 밝혀줄 2억년밖에 안 된 '어린' 외계행성 관측

테스 자료서 30광년 떨어진 두 별 도는 행성 4개 확인

형성된 지 약 2억 년 밖에 안 된 어린 별을 도는 외계행성들이 4개나 발견돼 학계의 관심을 끌고 있다.

이 행성들은 밝혀진 것이 별로 없는 지구의 '10대' 시절을 이해하는 단서가 될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

미국 항공우주국(NASA)과 외신 등에 따르면 NASA 에임스연구센터의 천문학자 크리스티나 헤지스 박사가 이끄는 국제 연구팀은 K형 주계열성 'TOI 2076'과 'TOI 1807'을 도는 외계행성을 발견한 결과를 학술지 '천문학 저널'(The Astronomical Journal)에 발표했다.

연구팀은 NASA의 외계행성 탐색 전문 위성인 '테스'(TESS) 관측 자료에서 이 행성들을 찾아냈다.

TOI 2076과 TOI 1807은 약 130광년 떨어진 목동자리와 사냥개자리에 위치해 서로 30광년가량 떨어져 있지만 지난 2017년 유럽우주국(ESA)의 가이아 위성 자료를 통해 같은 움직임을 보이는 것이 확인됐다.

서로를 도는 쌍성계로 보기에는 너무 멀리 떨어져 있지만 움직임이 같아 약 2억년 전 같은 가스구름에서 형성된 것으로 분석됐다.

이 항성들이 속한 K형 주계열성은 오렌지색 왜성으로도 불리는데, 질량이 G형 주계열성(황색 왜성)에 속하는 태양의 0.5~0.8배이고, 표면온도도 3천900~5천200K로 태양(6천K)보다 낮다.

연구팀은 TOI 2076에서 모두 3개 행성을 찾아냈다.

가장 안쪽 행성 b는 지구 세 배 크기에 열흘 주기로 항성을 돌고 있으며 바깥쪽 두 행성은 각각 4배 크기에다 17일이 넘는 공전 주기를 가진 것으로 나타났다.

TOI 1807에서는 행성이 하나만 발견됐지만, 지구 두 배 크기에 약 13시간 주기로 공전하고 있어 큰 관심을 받고 있다.

이론적으로 행성은 바깥쪽에서 만들어진 뒤 안쪽으로 이동하는데, 2억 년밖에 안 되는 짧은 시간에 행성을 형성하고 안쪽으로 옮겨와 이처럼 짧은 공전주기를 갖는 것이 어렵기 때문이다.

헤지스 박사는 "이 행성들은 과도기적 단계로, 인간의 삶으로 따지면 10대 정도"라며 "이제 막 형성된 것도 아니고 정착한 것도 아니라 이들을 통해 다른 행성계의 더 오래된 행성을 이해하는데 도움을 얻을 수 있을 것"이라고 했다.

[NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (KBRwyle)]
행성 형성 모델은 행성이 별 주위의 먼지와 가스 원반에서 형성된 뒤 남은 물질로 두꺼운 대기를 형성하지만, 항성의 자외선 복사나 항성풍으로 모두 잃었다가 화산활동 등을 통해 2차 대기를 형성하는 것으로 제시하고 있는데, 연구팀은 이 행성들도 형성된 지 2억 년이 채 안 된 점을 고려할 때 대기 진화의 중간 단계에 있을 수 있다고 추정했다.

연구팀은 TOI 2076 b가 현재 지구가 태양으로부터 받는 자외선의 400배, TOI 1807 b는 2만2천 배의 자외선을 받는 것으로 분석했다.

이 행성들의 질량을 측정할 수 있으면 허블 우주망원경이나 올해 말에 발사할 제임스 웹 우주망원경을 통해 대기 분석에 나설 수 있으나, 현재는 항성의 활동이 활발해 질량을 측정하는 데 어려움을 겪고 있다.

논문 공동 저자인 영국 러프버러대학의 숀 애더튼 박사는 이번 연구 결과와 관련, 두 별이 같은 가스 구름에서 형성된 뒤 서로 떨어져 진화를 해왔다는 점과 태양계의 초기 진화 상태에 관해 통찰력을 제공해줄 만큼 어린 항성과 행성이라는 점에서 중요한 의미가 있다 했다.

/연합뉴스