우주 이야기 1430 - 뜨거운 목성형 행성으로 진화 중인 외계 행성 포착

(An artist's impression of a hot Jupiter orbiting close to its star. Credit: ESO/M. Kornmesser)

우리가 처음 발견한 외계 행성은 뜨거운 목성형 행성이라고 불리는 행성들이었습니다. 이들은 목성과 비슷하거나 큰 질량을 지니고 있으나 목성처럼 태양에서 멀리 떨어진 것이 아니라 별 옆에 붙어 공전하고 있기 때문에 표면 온도가 매우 뜨거워 이런 이름을 얻었습니다.

과학자들은 뜨거운 목성형 행성이 현재 궤도에서는 형성될 수 없다고 보고 있습니다. 강력한 항성풍의 영향으로 모을 수 있는 가스나 먼지가 별로 없기 때문입니다.

뜨거운 목성형 외계행성은 분명히 먼 궤도에서 형성된 후 다른 천체의 중력 간섭으로 인해 현재 궤도로 이동한 것일테지만, 이동 과정 중에 있는 외계 행성을 포착하기 힘들어 정확한 과정을 규명하는데 어려움이 있었습니다.

MIT의 임해담(아마 한국분인 듯)과 펜실베니아 주립대의 어바인 굽타 (MIT undergraduate Haedam Im, lead author Arvind Gupta of Penn State University)가 이끄는 연구팀은 바로 이렇게 궤도 전이 상태에 있는 외계 행성을 포착했습니다.

지구에서 1100광년 떨어진 외계 행성 TIC 241249530 b는 공전 주기가 목성과 비슷한 4000일에 달하는 외계 행성으로 매우 길쭉한 타원궤도를 돌고 있습니다. 별에 가까이 다가갔을 때는 수성 궤도보다 더 안쪽으로 진입합니다.

연구팀에 따르면 이는 모항성과 함께 공전하는 동반성의 중력 간섭에 의한 것으로 TIC 241249530는 타원형일 뿐 아니라 역행성 궤도를 공전하고 있습니다. 이와 같은 중력 간섭이 지속될 경우 이 외계 행성은 결국 뜨거운 목성형 행성으로 진화하게 될 것으로 보입니다. 연구팀은 앞으로 이 과정이 10억 년 이내 완료될 것으로 예상했습니다.

행성의 궤도는 영원불변한 것처럼 보이지만, 사실 이렇게 동반성이나 다른 행성의 중력 간섭으로 변할 수 있습니다. 대부분의 경우 이미 이동이 끝난 경우만 관측했지만, 수많은 외계 행성이 포착되면서 하나씩 그 과정에 있는 행성들에 포착될 것으로 예상할 수 있습니다. 앞으로 다양한 과정에 있는 외계 행성을 포착하면 행성의 궤도 이동 과정과 기전을 더 명확하게 이해할 수 있을 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2024-07-astronomers-highly-eccentric-planet-hot.html

Arvind Gupta, A hot-Jupiter progenitor on a super-eccentric retrograde orbit, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07688-3. www.nature.com/articles/s41586-024-07688-3

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