우리은하에서 지구 크기 만한 나홀로 행성이 발견됐다.
한국천문연구원은 미국 캘리포니아 공과대학과 폴란드 바르샤바 대학 소속인 므로즈 박사가 이끄는 연구팀이 해당 행성의 발견 성과를 ‘미국 천체물리학회지 레터’ 10월29일자에 발표했다고 30일 밝혔다.
이번에 발견된 나홀로 행성은 지구 질량의 약 0.3배이고, 우리은하 원반에 위치하는 것으로 추정된다. 이는 현재까지 발견된 나홀로 행성 중 질량이 가장 작다. 이번 성과는 미국, 폴란드, 한국천문연구원의 국제 공동 연구를 통해 이뤄졌다.
천문연 관계자는 “한국천문연구원 외계행성탐색시스템(KMTNet·Korea Microlensing Telescope Network)의 관측 자료가 이번 발견에 중요한 역할을 했다”고 설명했다.
국제천문연맹(IAU)은 행성의 요건으로 △태양 주위를 돌아야 하고 △구형의 모습을 가지고 있어야 하며 △공전궤도에 홀로 존재해야 한다고 정했다. 이를 만족하는 태양계 행성은 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등 모두 8개이다.
태양계 넘어 우주 공간에 있는 행성을 외계행성이라고 부른다. 외계행성은 지구로부터의 거리가 멀고 스스로 빚을 낼 수 없는 어두운 천체이기 때문에 직접 관측하기가 매우 어렵다. 그로 인해 현재까지 발견된 약 4000여개 외계행성 대부분은 행성의 중심별을 관측함으로써 간접적으로 발견됐다(케플러 우주망원경에서 사용했던 ‘별 표면 통과’ 방법 등).
행성계 내의 행성은 여러 요인으로 인해 중심별의 중력권 밖으로 튕겨 나갈 수 있다. 이렇게 중심별의 중력에 속하지 않고 우주 공간을 홀로 떠도는 행성을 나홀로 행성(Free floating planet 또는 rogue planet)이라고 한다. 나홀로 행성은 행성계의 형성과 진화를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다.
중심별이 없는 나홀로 행성은 발견하기가 매우 어렵다. 외계행성을 발견하는데 주로 쓰이는 별 표면 통과 방법과 시선속도 방법은 중심별이 없는 행성을 발견하는 데 사용할 수 없다.
나홀로 행성을 발견할 수 있는 가장 좋은 방법은 미시중력렌즈 현상을 이용하는 것이다. 미시중력렌즈 현상은 관측자와 배경별 소스에 또 다른 천체(렌즈 역할)가 일직선 상에 놓일 때 발생하며, 이때 관측자는 렌즈 천체의 중력으로 인해 배경별의 빛이 왜곡되어 증폭되는 현상을 관측하게 된다. 즉, 렌즈천체의 위치에 스스로 빛을 내지 못하는 행성이 있다 하더라도 배경별빛이 증폭되는 양과 지속 시간을 분석함으로써 나홀로 행성의 존재를 발견할 수 있다.
김준영 기자 papenique@segye.com
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