[아하! 우주] 공전 주기 16시간. 1년이 가장 짧은 거대 가스 행성 발견 (연구)

과학자들은 지금까지 4000개가 넘는 외계 행성을 찾아냈다. 이 가운데 400개 정도는 태양계에는 존재하지 않은 형태의 행성인 뜨거운 목성 (hot Jupiter)형 행성이다. 뜨거운 목성형 행성은 목성 같은 거대 가스 행성이지만, 태양계의 가스 행성과 달리 모항성에 매우 가까운 위치에서 공전하고 있어 공전 주기가 10일 이내로 매우 짧다. 수성 공전 궤도보다 훨씬 안쪽에서 공전하는 만큼 표면 온도는 섭씨 수천 도에 달한다.

MIT의 이안 왕 (Ian Wong)과 그 동료들은 나사의 행성 사냥꾼 TESS 데이터를 분석해 뜨거운 목성형 행성 가운데 공전 주기가 가장 짧은 행성을 발견했다. 지구에서 855광년 떨어진 TOI-2109b는 목성 질량의 5배에 달하는 가스 행성이지만, 모항성에서 불과 240만㎞ 떨어진 거리에서 공전하고 있다. 수성보다 수십 배 더 가까운 거리에서 공전하기 때문에 TOI-2109b의 1년은 16시간에 불과하다. 표면 온도는 섭씨 3200도 이상 (3500K)으로 역대 두 번째로 뜨거운 외계 행성이다.

이렇게 가까운 거리에서 공전하고 있기 때문에 TOI-2109b의 미래는 매우 불안정하다. 별에서 나오는 강력한 항성풍이 행성을 약간 밀어내는 힘으로 작용할 수 있지만, 그것보다 주변 항성풍 입자와의 마찰로 인해 속도를 잃는 것이 더 크게 작용한다. 이 행성의 공전 주기는 매년 10-750밀리초(㎳) 정도 짧아지고 있다.

결국 고도가 낮은 인공위성이 지구 대기와의 마찰로 조금씩 속도를 잃어 지구 대기권에 다시 진입하는 것처럼 TOI-2109b도 별에 충돌해 흡수될 것으로 예상된다. 연구팀은 당장에 이런 일이 발생하지는 않겠지만, 1000만 년 후에는 이 행성이 지금의 위치에 있지 않을 것으로 예상했다.

뜨거운 목성형 행성이 있는 위치는 본래 행성이 형성되기 힘든 위치다. 과학자들은 다른 행성의 중력 간섭 등으로 인해 궤도가 이탈해 별에 매우 근접한 궤도로 이동했다고 보고 있지만, 정확한 생성 방식이나 진화 과정에 대한 정보는 부족하다. 연구팀은 다음 달 발사 예정인 차세대 우주 망원경인 제임스 웹 우주 망원경으로 TOI-2109b를 관측하면 더 자세한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com