막 태어난 행성은 어떻게 진화해 나갈까

젊은 행성이 탄생 이후 어떻게 진화하는지 보여주는 직접적인 관측 결과에 학계가 주목했다.

일본 국립천문대(NAOJ)와 도쿄대학교 공동 연구팀은 8일 조사 보고서를 내고 황소자리 V1298별(V1298 Tauri)에 딸린 외계행성 4개의 측 결과를 소개했다.

일반적으로 막 탄생한 행성은 바깥층 대기가 크게 부풀었다가 시간이 지나면서 차츰 엷어지는 것으로 생각된다. 이 대기가 항성풍 등의 영향으로 날아가면서 이윽고 소형 행성으로 변하는 일련의 과정을 행성의 진화로 본다.

젊은 항성 V1298 Tauri(왼쪽)와 그 주변의 4개 외계행성의 상상도 「사진=NAOJ 공식 홈페이지」

연구팀은 지구에서 약 354광년 떨어진 젊은 항성 V1298 Tauri와 그 주변을 도는 V1298 Tauri b, V1298 Tauri c, V1298 Tauri d, V1298 Tauri e 등 행성 4개를 장기간 연구했다. 이 과정에서 각 행성의 반지름이 지구의 5~10배로 크면서도 질량은 지구의 5~15배로 저밀도인 점을 알아냈다.

도쿄대 천문학자 나리타 노리오(44) 박사는 “이번 발견은 갓 태어난 젊은 행성 바깥층의 대기가 초반에 크게 부풀어 있다가 차츰 수축해 소형 행성으로 진화해 간다는 이론적 예측을 뒷받침했다”고 의미를 부여했다.

이어 “지금까지 발견된 외계행성은 반지름이 지구와 같거나 4배 정도인 소형 천체들이 주류를 이뤘다”며 “우리은하에서 가장 흔한 일반적 행성이 갓 태어났을 때는 어떤 모습이었는지, 어떻게 현재처럼 변모해 갔는지 학자들은 자세히 알지 못했다”고 강조했다.

V1298 Tauri 항성계의 개요도 「사진=미 항공우주국(NASA) 공식 홈페이지」

V1298 Tauri는 연령이 약 2000만 년으로 추정되는 젊은 항성이다. 그 주변의 4개 행성은 이미 예전에 관측됐는데, 지구 입장에서 각각 항성 바로 앞을 지날 때 발생하는 감광 현상을 이용하는 트랜싯법에 따라 반지름과 질량이 파악됐다.

연구팀은 이번 발견이 작은 행성들은 갓 태어났을 때 대기가 푹신푹신하다는 가설을 직접 증명한 첫 관측 사례라고 평가했다. 젊은 행성은 크게 부풀어 있고 매우 저밀도일 것으로 이론적으로 예측됐지만, 갓 태어난 행성의 반지름과 질량을 실제로 정확하게 측정해 관측적으로 뒷받한 것은 처음이다.

나리타 박사는 “각 행성은 현재 내부 온도가 내려가면서 대기의 일부가 우주 공간으로 유출돼 질량이 줄고 크기도 수축 중”이라며 “이번 관측 성과는 외계행성의 탐사 활동에 있어 크나큰 진전”이라고 언급했다.

정이안 기자 anglee@sputnik.kr

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