[아하! 우주] 이웃 별 행성계를 휘젓고 달아난 별 포착

은하계에 있는 수많은 별은 제각기 고유의 속도와 방향으로 이동한다. 이렇게 많은 별이 각자의 방향으로 움직이면 충돌 사고가 빈번히 일어날 것 같지만, 별 사이에는 수 광년 정도의 큰 공간이 있기 때문에 사실 은하가 충돌하는 경우에도 별이 서로 충돌하는 일은 매우 드물게 발생한다. 그런데 두 별이 아슬아슬하게 스쳐 지나가는 경우 별 주변을 공전하는 행성은 어떻게 될까? 과학자들은 이런 경우 행성의 궤도가 크게 변하거나 심한 경우 행성계에서 추방당해 떠돌이 행성이 될 수 있다고 보고 있다. 하지만 지금까지 이를 직접 관측하기는 어려웠다.

캘리포니아 대학 버클리 캠퍼스와 스탠퍼드 대학의 과학자들은 갓 태어난 외계 행성을 연구하던 중 다른 별에 의해 행성의 궤도가 변한 증거를 발견했다. 이들이 연구한 HD 106906은 태어난 지 1500만 년 정도 되는 쌍성계로 별의 나이로 보면 신생아에 가까운 어린 별이다. 이 별 주변에는 아직도 가스와 먼지 디스크가 존재하며 여기서 새로운 외계 행성이 태어나고 있다. 이 별에서 목성 질량의 11배 정도 되는 대형 행성인 HD 106906 b를 관측한 연구팀은 한 가지 의외의 사실을 발견했다. 이 행성의 공전 궤도가 지구-태양 거리의 738배나 될 뿐 아니라 공전 궤도 역시 21도 정도 가스 디스크와 어긋나 있던 것이다.

연구팀은 가장 가능성 높은 원인이 근처를 지나던 다른 별의 중력이라고 생각하고 수백 만년 사이 HD 106906 근처를 지났던 별 461개를 조사했다. 다행히 우리 은하의 별 13억 개의 위치와 이동 방향을 관측한 유럽우주국(ESA)의 가이아(Gaia) 위성 덕분에 연구팀은 가장 유력한 용의자를 확인할 수 있었다. 연구팀에 따르면 300만 년 전 HD 106906에 근접해 다른 쌍성계(사진에서 오른쪽 사각형)가 지나갔고 이로 인해 HD 106906 b의 궤도가 타원형으로 크게 변하면서 지금의 위치로 이동했다.

과학자들은 이론적으로 이런 일이 자주 생긴다고 생각했지만, 실제 관측에 성공한 경우는 매우 드물다. 원인이 되는 별은 이미 오래전 지나갔고 멀리 떨어진 행성은 관측이 어렵기 때문이다. 이 경우 원인이 되는 별이 근처에 있었고 외계 행성도 크기가 크고 온도가 높아 관측이 상대적으로 쉬웠다. 물론 최근 관측 기술이 크게 발전한 것도 중요한 이유다.

오래 전 천문학자들은 행성의 운행은 매우 규칙적인 일로 그 궤도는 영구불변이라고 생각해왔다. 하지만 과학자들은 행성의 궤도가 다른 행성의 중력이나 충돌, 그리고 다른 별의 중력 간섭으로 얼마든지 바뀔 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 다행히 태양계는 당분간 큰 변화가 없겠지만, 태양계 역시 영원하지는 않을 것이다. 운 없게 다른 별이 근처를 지나가면서 행성의 궤도가 바뀔 수 있고 그렇지 않더라도 50억 년 후 태양이 적색거성 단계를 거쳐 죽게 되면 살아남은 행성 역시 궤도가 바뀌게 된다. 비록 우리는 이 사실을 확인할 때까지 살 수는 없지만, 과학자들은 다른 행성과 별을 연구해 태양과 태양계의 미래를 예측할 수 있다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com