(지금까지는 외계행성들이 모두 거의 같은 궤도면에서 공전하고, 우리 태양계에서처럼 항성의 자전 방향과 같은 방향으로 궤도를 따라 움직일 것으로 예상되었습니다. 그러나 새로운 연구 결과는 예상치 못하게 많은 외계행성들이 항성의 자전축에 대해 큰 각도로 공전한다는 것을 보여줍니다. 여기에 보이는 WASP 8b의 경우, 궤도가 완전히 반대 방향, 즉 역행성입니다. (사진 제공: ESO/L. Calçada))
행성은 원시 별 주변의 가스와 먼지의 모임인 원시 행성계 원반에서 생성됩니다. 이 원반은 별의 자전 방향과 같은 방향으로 공전하기 때문에 태양계처럼 보통 행성은 별의 자전 방향과 같은 방향으로 공전하게 되어 있습니다. 그리고 보통 항성의 적도면과 같은 평면, 즉 항성의 자전축에 수직인 평면에서 회전하게 됩니다. 천문학자들은 이러한 시스템을 정렬된 시스템이라고 부릅니다.
다만 실제로는 행성들의 공전 궤도면과 태양의 적도면은 작은 각도로 기울어져 있습니다. 이 각도는 흔히 프사이(Ψ)라고 불리며, 행성에 따라 약 3도에서 7도 사이입니다. 예를 들어 지구의 경우, 이 각도는 7도를 약간 넘습니다. 이렇게 약간 벗어난 각도는 다른 별과의 충돌 이나 초기 성운의 비대칭적 붕괴 와 같이 태양계 형성 과정에서 발생한 교란을 때문으로 풀이됩니다.
제네바대학교(UNIGE) 과학대학 천문학과 박사 과정 학생 얀 카르테레(Yann Carteret, a doctoral student in the Department of Astronomy at the UNIGE's Faculty of Science)와 동료들은 외계 행성의 프사이 각도를 조사했습니다. 이 각도를 조사하면 행성 진화에 대한 중요한 단서를 찾을 수 있기 때문입니다.
그런데 연구팀이 조사한 행성 GJ 3090 b는 이 가운데서 궤도가 심하게 어긋나 있을 뿐만 아니라, 항성의 자전 방향과 반대 방향으로 역행 공전을 하고 있습니다. GJ 3090은 적색 왜성으로, 우리 태양보다 온도가 낮고 크기도 작습니다. 이 별 주위를 공전하는 행성 GJ 3090 b는 나사의 행성 사냥꾼 TESS에 의해 발견됐는데, 반지름은 지구의 2.2배, 질량은 지구의 4.5배로, 우리 은하에서 가장 흔한 외계 행성 종류인 미니 해왕성(sub-Neptune)에 속합니다.
연구팀은 라 시야 천문대(La Silla Observatory)에 설치된 분광기 NIRPS를 사용해 GJ 3090 b의 존재를 다시 확인한 후 정확한 질량과 특이한 궤도 구성을 밝혀냈습니다. 그 결과 GJ 3090 b의 프사이각은 약 136도로 비스듬하게 반대 방향으로 공전하는 것으로 나타났습니다. (이미지 참조)
현재까지 70도보다 큰 각도로 행성이 어긋나 있는 것으로 알려진 다행성계는 단 다섯 곳뿐입니다. 하지만 다른 다행성계와는 달리, GJ 3090에는 이러한 정렬 불균형을 야기할 만한 질량이 큰 천체(다른 항성이나 행성)가 공전하고 있다는 증거는 없다는 점이 특징입니다. 앞서 소개드린 TOI-1710 b 역시 쌍성계의 동반성이나 혹은 미지의 행성이 중력 영향을 미친 것으로 보이는데, GJ 3090 b는 현재까지는 원인이 미스터로 남아 있습니다.
이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/224328113374
과학자들은 행성의 공전궤도를 뒤집는 힘이 무엇인지 알기 위해 연구를 계속하고 있습니다. 사실 지구나 금성처럼 비교적 안정적으로 보이는 태양계의 행성들도 초기에 다른 행성과 충돌했다는 증거가 있다는 점을 생각할 때 행성계는 우리가 보는 것만큼 안정적이지 않을 수 있습니다. 앞으로 어떤 특이한 행성계가 발견될지 궁금합니다.
참고
Yann Carteret et al, Upside down: GJ 3090 b the first retrograde exoplanet around an M dwarf detected with NIRPS, Astronomy & Astrophysics (2026). DOI: 10.1051/0004-6361/202661989
https://phys.org/news/2026-09-rebellious-exoplanet-orbits-star.html
댓글
댓글 쓰기