【정견뉴스】
NASA 허블 우주망원경 웹사이트의 2026년 9월 16일 보도에 따르면, 천문학자들이 NASA의 지원을 받은 아카이브 데이터를 활용하여 나이가 100만 년도 되지 않은 행성을 확인했다고 밝혔다. 이는 지금까지 알려진 가장 어린 행성이다. ‘Elias 2-24 b’라는 이름의 이 ‘소행성’은 여전히 먼지와 가스로 이루어진 초기 원시 원반 속에서 회전하고 있다.
논문의 공동 저자이자 칠레 천체물리학 연구소의 루카스 시에사(Lucas Cieza) 교수는 “우리의 기존 행성 형성 모델은 이전까지 가장 어린 행성으로 기록되었던 항성 PDS 70을 공전하는 두 개의 행성과 항성 WISPIT 2를 공전하는 두 개의 행성(이들의 나이는 모두 500만 년이 넘음)조차 설명하기 버거웠다”라며, “Elias 2-24 b의 발견은 우리가 현재 가진 가장 우수한 행성 형성 모델조차 여전히 중요한 과정 몇 가지를 놓치고 있음을 보여준다”고 말했다.
수요일 ‘천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)’에 발표된 연구에서 칠레 디에고 포르탈레스(Diego Portales) 대학의 박사과정생 안드레아 베르나디(Andrea Bernardi)가 이끄는 연구팀은 하와이 켁(Keck) 천문대의 코로나그래프(일식 망원경)가 관측한 7개 항성의 아카이브 데이터를 중점적으로 분석했다. 이 7개 항성은 모두 먼지, 가스, 얼음 및 암석 조각으로 가득 찬 파편 원반을 가지고 있으며, 원반 내의 구조와 틈은 그들 주변에서 행성이 형성되고 있을 가능성을 암시하고 있다.
가스와 먼지 원반 속에서 여전히 성장 중인 가장 어린 외계행성 Elias 2-24 b를 묘사한 개념도. (출처: 켁 천문대 / 아담 마카렌코)
코로나그래프가 숙주 항성의 빛을 차단한 덕분에, 천문학자는 이들 항성을 공전하며 먼지 원반 속에 박혀 있을 가능성이 있는 어두운 행성을 수색할 수 있었다.
베르나디는 “행성들이 이러한 틈을 만들고 있기 때문에 행성들은 마땅히 이 틈속에 위치해야 한다”라며, “그리고 우리는 바로 그곳에서 엘리아스 2-24 b를 발견했다”라고 설명했다.
항성 엘리아스 2-24를 공전하는 이 행성의 질량은 목성과 비슷하며, 이 항성은 지구에서 약 450광년 떨어져 있다. 이 성계(星系)를 연구하는 것은 과학자들에게 마치 타임머신과 같은 도구를 제공하여, 수십억 년 전 우리 자신의 행성계가 어떤 모습이었을지 탐구할 수 있게 해준다.
항성은 소용돌이치는 가스와 먼지 구름 속에서 탄생하며 얇은 안개층에 둘러싸여 있다. 항성을 공전하는 행성은 잔여 물질들이 모여서 형성되며, 이 물질들이 점차 항성을 도는 궤도를 그려나간다. 그러나 자욱한 먼지에 가려져 있기 때문에 외계행성의 신생 단계를 연구하기란 매우 어렵다.
지금까지 우리가 발견한 대부분의 외계행성은 ‘일식 현상(凌日現象)’을 이용해 찾아낸 것들이다. 이는 행성이 항성 앞을 지나갈 때 우리가 받는 빛의 양이 일시적으로 줄어드는 현상을 말한다.
하지만 행성이 먼지 속에 깊이 파묻혀 있거나 항성과 멀리 떨어져 있을 때는 이러한 식 현상을 관측하기가 매우 어렵다. 이것이 바로 현재 확인된 6000개의 외계행성 중 대다수가 수십억 년의 나이를 가졌고 항성과 매우 가까운 이유이다. 기존의 행성 형성 모델은 복잡한 이론과 시뮬레이션, 그리고 (천체지도에서 행성의 존재가 아직 탐지되지 않은) 젊은 항성에 대한 관측에 의존해 왔다. Elias 2-24 b와 같은 젊은 행성들을 더 많이 발견하고 연구하는 것은 천문학자들이 이러한 모델을 보완하는 데 도움이 될 것이다.
시에사는 “성계는 끊임없이 새로운 항성과 행성을 만들어내므로 각 진화 단계마다 많은 개체가 존재한다”라며, “이 말은 이론적으로 우리가 전체 과정을 볼 수 있음을 의미하지만, 대부분의 망원경은 신생 행성을 관측하기에 턱없이 부족한 탐지 능력을 가지고 있어서 현재 우리는 이러한 신생 행성에 대해 거의 아는 것이 없다”라고 덧붙였다.
켁 망원경의 데이터를 활용한 이번 확인 작업은 천문학자들을 10년 동안 괴롭혀 온 수수께끼를 풀어주었다. 약 10년 전, 칠레에 위치한 아타카마 ALMA는 이 젊은 항성의 먼지 원반 속에 하나의 간극이 존재한다는 것을 관측했다. 그 후, 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초대형 망원경(VLT)이 그 간극 속에서 희미한 빛점을 탐지해 냈다.
천문학자들은 이것이 행성일 가능성이 있는지에 대해 토론을 벌였다. 행성 형성 이론에 따르면 그러한 간극이 너무 일찍 나타났고 항성과도 너무 멀리 떨어져 있어서 이미 행성이 형성되었을 리가 없었기 때문이다. 기존 모델은 목성과 태양 사이의 거리(지구-태양 거리의 5배 이상)에서 목성 크기의 행성을 하나 형성하는 데 약 500만 년이 걸리며, 더 먼 거리는 더 오랜 시간이 걸린다고 예측했다. 그러나 그들이 발견한 이 발광점은 항성으로부터 지구-태양 거리의 55배나 되는 곳에 떨어져 있으면서도 이미 행성이 형성되고 있는 특징을 보이고 있었다.
이에 베르나디의 팀은 켁 천문대 아카이브에서 동일한 작은 빛점을 다시 검색하였고, 2018년과 2020년 관측 데이터에서 그것을 찾아냈다. 그들은 이 관측 데이터들을 이어붙여 시간에 따른 움직임을 분석한 결과, 그것이 이미지 결함이나 배경 항성보다는 행성에 훨씬 가깝게 행동한다는 사실을 알아냈고, 마침내 그것이 Elias 2-24 b임을 최종 확인했다.
베르나디는 “우리는 보통 망원경들이 각자 독립적으로 일한다는 이야기를 듣지만, 이번 확인은 오직 여러 망원경이 협력해야만 비로소 실현될 수 있었다”라며, “Elias 2-24 b는 이미 기존 망원경의 탐지 한계에 근접해 있지만, NASA의 낸시 그레이스 로만 우주망원경(Roman Space Telescope)과 같은 신형 장비가 등장함에 따라 이와 같은 탐지는 훨씬 더 수월해질 것”이라고 말했다.
지난 8월 30일 막 발사된 로만 우주망원경은 다른 망원경으로는 관측하기 힘든 행성들을 관측할 수 있는 더욱 강력한 코로나그래프를 탑재하고 있다. 동일한 기술을 활용함으로써 로만은 현재 강한 빛에 가려져 관측할 수 없는 진짜 목성과 유사한 천체들을 포함하여 더 작은 궤도를 도는 행성들도 발견할 수 있을 것이다. 예를 들어, 엘리아스 2-24 b와 그 항성의 거리는 목성과 태양 거리의 약 10배 정도이다.
자료출처: https://science.nasa.gov/universe/newfound-baby-planet-smashes-record-for-youngest-known-world/