[아하! 우주] 목성의 미래?…6500광년 거리 백색왜성 도는 거대 행성 발견

우리은하의 한 백색왜성 주위를 도는 목성 크기의 가스행성이 발견됐다. 이런 죽은 별 주변에서 거대 가스행성이 발견된 사례는 이번이 처음이다.

백색왜성은 태양과 비슷한 질량을 지닌 별(태양의 0.8~8배)이 수소를 다 태운 뒤 바깥 껍질인 외층이 떨어져 나가 행성 모양의 성운인 행성상 성운을 만들고 나머지 중심 부분인 핵은 수축한 뒤 지구 정도 크기의 죽은 별이 되는 진화 마지막 단계를 말한다.

국제 연구진은 미국 하와이 켁천문대의 관측으로 한 백색왜성과 그 주위를 도는 거대 가스행성에 관해 더욱더 자세히 연구할 수 있었다고 밝혔다. 연구진은 ‘MOA2010BLG477Lb’로 불리는 이 거대 가스행성이 모성의 죽음에서 살아남을 수 있었고 현재는 이전보다 훨씬 더 가까운 궤도를 돌고 있다는 것을 알아냈다.

우리은하 중심 방향으로 지구에서 약 6500광년 떨어진 이 백색왜성과 그 주위를 도는 이 거대 가스행성은 태양이 약 50억 년 뒤 진화 마지막 단계에 이르렀을 때 목성에 무슨 일이 일어날지를 보여주는 좋은 사례가 될 것이라고 연구진은 설명했다.

이번 연구에서 이 가스행성은 목성의 약 1.4배 크기로, 모성인 백색왜성으로부터 2.8AU(천문단위), 즉 4억1890만 ㎞ 정도 떨어진 곳에 있는 것으로 나타났다. 백색왜성은 매우 밀도가 높은 별이어서 찾기가 매우 어렵다. 따라서 이전까지 백색왜성을 도는 이런 거대 가스행성이 발견된 사례는 단 한 차례도 없었다. 이전 여러 연구에서는 이 백색왜성의 주위를 도는 더 작은 천체들이 탐구돼 왔다. 당시 연구진은 적색거성이었던 모성이 백색왜성으로 진화하는 과정에서 파괴된 작은 행성들과 그 잔해 원반에서 궤도를 도는 미행성체들이 살아남을 수 있다는 것을 발견했었다. 하지만 이번 연구진이 만들어낸 컴퓨터 시뮬레이션(모의시험)은 이보다 훨씬 큰 행성들도 살아남을 수 있으리라 예측했다.

이에 따르면 목성과 비슷한 궤도에 있는 행성들, 즉 태양의 8배 이하 크기인 그 별 주위에 있는 행성들은 온전하게 남을 가능성이 가장 높다.

연구 주저자인 호주 태즈메이니아대의 조슈와 블랙먼 박사후연구원과 세계 여러 나라의 동료 연구자들은 ‘미세중력렌즈 현상’을 이용해 이전에 발견됐던 이번 행성을 둘러싼 비밀을 파헤쳤다. 이는 지구로부터 정말 먼 거리에서 행성을 발견할 수 있는 유일한 방법이다.

연구진은 이 거대 가스행성이 그 주성이 외층을 벗을 때 남겨진 잔해로부터 형성된 것이 아니라 주성과 동시에 형성됐던 것을 발견했다. 이는 별이 핵으로 수소를 태우는 것을 멈춘 뒤 이 행성이 간신히 살아남았다는 것으로, 이런 행성이 별의 거대화 단계에서 살아남을 수 있다는 증거를 제공한다. 이번 연구는 백색왜성의 절반 이상이 비슷한 동반 행성을 가질 것으로 예측된다는 이론을 뒷받침한다.

자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호(10월 14일자)에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr