리듬에 맞춰 돈다…행성 6개 나란히 3대2 공전 주기 유지 - 전파신문

지구에서 약 88광년 떨어진 용자리의 별 'HD 158259'가 행성을 6개나 가진 다중 행성계를 꾸리고 있는 것으로 나타났다.

특히 이 행성들이 나란히 3대2 공전 주기로 리듬을 맞춘 것처럼 별을 돌고 있어 주목받고 있다.

제네바대학(UNIGE) 천문학과 나탕 아라 박사가 이끄는 국제 연구팀은 프랑스 남부 오트 프로방스 천문대의 구경 1.93ｍ 망원경에 장착된 소피(SOPHIE) 분광기로 7년여에 걸쳐 HD 158259 행성계를 관측한 결과를 학술지 '천문학 및 천체물리학'(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 발표했다.

▲ HD 158259 행성계 행성의 3대2 공전 주기를 악보로 설명한 개념도.안쪽 행성이 별을 3번 돌 때 그 다음 행성은 두 번 도는 공전주기 비율이 가장 바깥쪽에 있는 6번째 행성까지 이어진다.

연구팀은 HD 158259 행성계가 지구 질량의 두 배를 가진 가장 안쪽의 '슈퍼지구' 1개와 지구 질량의 6배인 '미니 해왕성' 5개 등 모두 6개의 행성으로 구성돼 있으며, 행성 간 간격도 이례적일 만큼 일정한 것을 밝혀냈다.

이 행성들은 태양과 수성 거리의 2.6분의1 밖에 안 되는 간격에 빽빽하게 몰려있는 것으로 나타났다.

지난 1995년에 태양계 밖 첫 외계행성 '페가수스 자리 51b'가 관측된 이후 두 개 이상의 행성을 가진 행성계가 수백개 확인됐지만 6개가 넘는 곳은 아직 10여개에 불과하다.

▲ 트라피스트-1 행성계 상상도

HD 158259는 이런 희귀성뿐만 아니라 6개 행성의 공전 주기가 3대2로 거의 일정하다는 점에서도 관심을 끌고 있다. 이는 가장 안쪽 행성이 별을 세 번 돌 때 그다음 행성은 두 번 돈다는 것으로 이런 공전주기 비율이 가장 바깥 행성까지 차례로 이어진다는 것이다.

아라 박사는 서로 다른 공전주기를 가진 행성이 주기적으로 같은 배열에 있을 때 '공명'(resonance) 상태에 있다고들 하는데 이는 행성계 형성에서 중요한 역할을 한다면서 "음악 연주자가 각자 리듬을 가진 박자를 연주하지만 마디를 시작할 때마다 동시에 박자를 맞추는 것과 비슷하다"고 설명했다.

이런 공전주기는 행성이 최종적으로 만들어진 곳에서 그대로 있는 것인지 아니면 이주를 해온 것인지에 대한 답을 구하는 열쇠가 될 수 있다.

HD 158259 행성계는 후자 쪽에 무게를 실어주는 것으로, 트라피스트-1이나 케플러-80 등과 같은 다중 행성계도 마찬가지인 것으로 지적됐다.

HD 158259는 현재 3대2 공전 주기를 정확히 맞추는 공명 상태에 있는 것은 아니고 이에 근접해 있는 것으로 나타났다.

연구팀은 HD 158259 행성들이 과거에 다른 곳에서 이주해와 공명 상태에 붙잡혀 있었지만, 현재는 이를 약간 벗어난 것으로 분석했다.

아라 박사는 "3대2 공전주기에서 약간 벗어난 HD 158259 행성계가 풍부한 정보를 담고있으며, 이는 행성계 형성을 들여다볼 수 있는 창을 제공해 주고 있다"고 했다.

연구팀은 HD 158259의 시선방향 속도를 측정해 행성들을 찾아냈는데 이는 지난해 노벨 물리학상을 받은 미셸 마요르와 디디에 쿠엘로가 이 천문대에서 첫 외계행성을 찾아낼 때 사용했던 것과 같은 방식이다. 연구팀은 당시에 사용했던 망원경을 그대로 이용했지만 분광기 성능은 2006년에 소피가 장착되면서 훨씬 더 첨단화됐다.

국제팀  press@jeonpa.co.kr

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2020-04-17 22:10:00Z
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