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2016년 7월 18일 월요일

우주 이야기 536 - 뜨거운 목성은 생각보다 외롭지 않다?



(An artist's portrayal of a Warm Jupiter gas-giant planet (r.) in orbit around its parent star, along with smaller companion planets. Credit: Detlev Van Ravenswaay/Science Photo Library)


 천문학자들이 처음 찾은 외계 행성은 대부분 뜨거운 목성이라 불리는 행성이었습니다. 이 행성들은 목성보다 질량이 크지만, 수성보다 훨씬 가까운 공전궤도를 가지고 있습니다. 뜨거운 목성을 초기에 발견했던 이유는 당시 관측 기술로 찾을 수 있는 가장 쉬운 행성이었기 때문입니다. 하지만 동시에 이런 행성이 존재할 수 있는 이유에 대해서도 많은 관심이 집중되었습니다. 


 가장 가능성있는 이론은 뜨거운 목성들이 본래보다 훨씬 밖에서 형성되었다가 궤도 전이에 의해 안쪽으로 이동했다는 것입니다. 물론 이 경우에 과연 이런 궤도 전이를 일으키는 힘은 무엇인가 하는 의문이 생기지만, (가장 가능성 있는 경우는 다른 거대 가스 행성의 중력) 아무튼 가장 그럴듯한 가설인점은 분명합니다. 


 그런데 이렇게 큰 행성이 밖에서 안으로 이동하게 되면 그 안쪽에 있는 행성들은 어떻게 될까요? 이 경우 뜨거운 목성의 큰 중력을 생각할 때 무사하지 못할 것이라는 가설이 가장 그럴듯해 보입니다. 많은 행성이 충돌하거나 위성으로 포획되거나 혹은 밖으로 튕겨나갈 수 있습니다. 따라서 뜨거운 목성이 있는 행성계는 이 행성 하나 이외에 다른 행성은 발견되기 어려울 것으로 생각되었습니다. 


 하지만 최근의 관측 결과는 그렇지 않다는 것을 보여주고 있습니다. 토론토 대학의 연구팀은 케플러 우주 망원경의 데이터를 분석해서 뜨거운 목성을 가진 행성계 27개 가운데 11개는 지구에서 해왕성 크기의 다른 행성도 같이 존재한다는 것을 밝혔습니다. 즉 생각보다 외로운 행성이 아니라는 것입니다.  


 물론 이는 궤도 전이 가설을 심각하게 위협하는 결과입니다. 이런 작은 행성들이 거대 가스 행성의 궤도 전이에서 무사할 가능성은 그다지 높지 않기 때문입니다. 만약 목성이 지구 궤도에 있다면 지구가 무사할 가능성 역시 높지 않을 것입니다. 


 따라서 연구팀은 뜨거운 목성이 실제로 그 궤도에서 생성되었을 가능성을 진지하게 고려해야 한다고 생각하고 있습니다. 다만 이 경우에는 과연 어떻게 이렇게 큰 행성이 모항성 주변에서 생성될 수 있는지를 검증해야 합니다. 


 뜨거운 목성은 우리 태양계에서는 볼 수 없는 매우 독특한 형태의 행성입니다. 과연 이 행성들이 어떻게 생성되었는지, 그리고 이런 행성을 거느린 행성계의 특징은 무엇인지 앞으로 계속 연구가 필요할 것입니다. 


 참고  


Chelsea Huang et al, WARM JUPITERS ARE LESS LONELY THAN HOT JUPITERS: CLOSE NEIGHBORS, The Astrophysical Journal (2016). DOI: 10.3847/0004-637X/825/2/98 


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