우주 이야기 1342 - 해왕성 크기에 철보다 밀도가 높은 고밀도 외계 행성.

(Impact simulation. Credit: Jingyao Dou)

과학자들이 해왕성 크기의 외계 행성이 서로 충돌한 증거를 발견했습니다. 로마 대학의 루카 나포니엘로와 브리스톨 대학의 토르 버가타 (Luca Naponiello of University of Rome Tor Vergata and the University of Bristol)가 이끄는 연구팀은 외계 행성 TOI-1853b의 밀도가 매우 높다는 사실을 발견했습니다.

해왕성 크기의 외계 행성인 TOI-1853b은 밀도가 철보다 더 높아 지구 같은 암석형 행성을 능가합니다. 지름은 지구의 4배가 넘지 않지만, 질량은 73배에 달하기 때문입니다. 이런 행성이 존재할 수 있으려면 가벼운 물질을 모두 잃고 무거운 핵만 뭉칠 수 있는 조건을 충족시켜야 합니다.

연구팀이 생각하는 가장 가능성 높은 가설은 다른 행성급 천체가 초속 75km 이상의 속도로 충돌한 것입니다. 그러면서 가스나 물처럼 가벼운 물질은 모두 날아가버리고 철과 니켈 같은 무거운 금속 성분이 주로 있는 핵만 남은 것입니다. 연구팀의 시뮬레이션 결과도 이와 같은 결과를 지지하고 있습니다.

사실 행성급 천체의 충돌은 우주에서 생각보다 흔하게 일어난다고 생각됩니다. 지구 역시 화성급 천체와 충돌한 후 현재의 지구와 달을 형성했다고 보고 있습니다. 옆으로 누워 자전하는 천왕성도 큰 충돌의 결과로 해석할 수 있습니다.

그리고 우주 전체로 보면 태양계에 있었던 것보다 훨씬 큰 규모의 충돌이 다수 발생했을 것입니다. 어쩌면 TOI-1853b 도 지구처럼 충돌 후 남은 물질들이 모여 주변에 큰 위성을 만들지 않았을까 생각해 봅니다. 이 행성의 질량을 생각하면 지구 질량의 위성도 불가능하지 않습니다. 앞으로 관측을 통해 더 재미 있는 이야기가 나올 수 있지 않을까 생각합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-08-giant-planet-evidence-planetary-collisions.html

Luca Naponiello et al, A super-massive Neptune-sized planet, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06499-2. www.nature.com/articles/s41586-023-06499-2

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