동반성 조석력에 계란 모양이 된 행성

동반성이 야기하는 엄청난 조석력에 형상이 달걀처럼 변해버린 기묘한 외계행성이 발견됐다. 목성 정도의 질량을 가진 이 행성은 PSR J2322-2650b로 명명됐다.

미국 스탠퍼드대학교 천문학 연구팀은 19일 이런 내용을 담은 관측 보고서를 발표했다. 이번 성과는 국제 학술지 The Astrophysical Journal Letters 15일 자에 먼저 소개됐다.

연구팀은 미 항공우주국(NASA)이 운용하는 심우주 관측 장비 제임스웹우주망원경의 데이터를 분석하던 중 PSR J2322-2650b를 발견했다. 이 외계행성은 형상만큼이나 대기도 희한해서, 탄소로 가득한 검은 구름에서 반짝이는 다이아몬드 비가 쏟아질 것으로 생각된다.

아티스트가 재현한 계란형 외계행성 PSR J2322-2650b 「사진=NASA 공식 홈페이지」

스탠퍼드대 마야 벨레즈나이 연구원은 “1990년대 중반부터 지금껏 6000개 넘는 외계행성이 특정됐지만, 이번처럼 이상한 천체는 처음”이라며 “제임스웹우주망원경이 잡아낸 PSR J2322-2650b는 천문학의 상식을 뒤집는 미스터리한 천체”라고 설명했다.

유례가 없는 이 달걀형 외계행성은 초신성 이후 남겨진 죽은 별의 잔해, 즉 펄사의 주변을 돈다. 태양 정도의 질량에 지름은 불과 20㎞인 초고밀도 펄사로, 맹렬한 속도로 자전하면서 동반성을 파괴하는 블랙 위도우 종류로 분류됐다.

블랙 위도우 펄사는 근방을 도는 동반성에 강렬한 방사선과 입자 빔을 퍼부어 그 표면 물질들을 조금씩 벗겨낸다. PSR J2322-2650b와 이 펄사의 거리는 지구-태양의 10%인 약 160만㎞다. 펄사는 엄청난 속도로 자전하고, 7.8시간 만에 그 주변을 한 바퀴 도는 PSR J2322-2650b는 조석력의 영향을 받아 달걀처럼 찌그러졌다.

고속으로 자전하는 펄사로부터 약 160만㎞ 거리를 7.8시간 만에 공전하는 PSR J2322-2650b의 상상도 「사진=NASA 공식 홈페이지」

마야 연구원은 “해당 펄사는 초당 수백 번씩 자전하면서 감마선 등 고에너지 입자를 방출하지만 제임스웹우주망원경은 적외선 관측이 가능해 이를 잡아냈다”며 “이 행성은 항상 같은 면이 펄사로 향해 낮 최고기온은 섭씨 약 2040℃, 밤에도 섭씨 약 650℃로 구워져 있다”고 언급했다.

이어 “이 정도 온도에 탄소가 단독으로 존재한다는 것은 산소나 질소가 극단적으로 적다는 것을 의미한다. 즉 이 천체의 대기에는 탄소의 그을음으로 된 구름이 채워지고, 행성의 심부에서 응축해 다이아몬드 비가 내릴 가능성이 높다”고 추측했다.

연구팀은 동반성이 어떤 이유로 차가워지면서 PSR J2322-2650b의 탄소 결정이 내부에서 윗부분으로 떠올라 헬륨에 섞인 것으로 봤다. 그렇다고 쳐도 산소와 질소가 배제된 정확한 이유는 알 수 없어 향후 PSR J2322-2650b에 대한 조사가 더 필요하다고 연구팀은 강조했다.

정이안 기자 anglee@sputnik.kr

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