떠돌이 행성 (rogue planet) 은 항성 주변을 돌지 않는 행성 크기의 천체를 의미합니다. 그 중 상당수는 본래 모성 주위를 돌던 평범한 행성이었는데 행성간의 상호 중력등의 영향으로 궤도에서 튕겨져 나와 떠돌이 신세가 되었다고 생각되지만 아직 우리는 떠돌이 행성에 대해서 잘 모르는 부분이 많습니다.
이전에 떠돌이 행성에 대한 포스트를 작성한 바 있지만 ( http://blog.naver.com/jjy0501/100139407775 ) 이런 떠돌이 행성들은 별에 비해서 극도로 어둡기 때문에 이들이 설령 우리 은하계에 수백억개라고 해도 이를 찾아내기는 사막에서 아주 작은 바늘 하나를 찾기 만큼 어렵습니다. 그럼에도 천문학자들은 이를 찾아내기 위해 연구를 계속하고 있습니다.
유럽 남방 천문대 (ESO : European Southern Observatory) 및 유럽 연구 기관의 P. Delorme 를 비롯한 천문학자들은 ESO 의 VLT (Very Large Telescope) 와 Canada-France-Hawaii Telescope 를 이용해 지구에서 대략 100 광년 정도 떨어진 AB Doradus 이동 그룹 (Moving group) 에서 새로운 떠돌이 행성의 후보를 찾아냈습니다.
사실 이렇게 멀리 떨어진 떠돌이 행성을 찾아낸다는 것은 극도로 어려운 일입니다. 행성은 스스로 빛을 내지 않기 때문이죠. 대신 주변에 강력한 빛이 없기 때문에 오히려 관측이 가능한 부분도 있습니다. 연구팀은 적외선 영역 (이 행성이 가시광 영역의 빛을 반사해서 볼 수가 없기 때문 )에서 관측을 통해 아마도 AB Doradus 그룹에 속하는 것으로 보이는 아주 작은 천체 (대략 목성 질량의 4-7 배 수준) 를 찾아내는 데 성공했습니다. 이 천체의 이름은 CFBDSIR 2149-0403 (CFBDSIR J214947.2-040308.9) 입니다.
(CFBDSIR J214947.2-040308.9 의 아티스트 컨셉. This artist’s impression shows the free-floating planet CFBDSIR J214947.2-040308.9. This is the closest such object to the Solar System. It does not orbit a star and hence does not shine by reflected light; the faint glow it emits can only be detected in infrared light. Here we see an artist’s impression of an infrared view of the object with an image of the central parts of the Milky Way from the VISTA infrared survey telescope in the background. The object appears blueish in this near-infrared view because much of the light at longer infrared wavelengths is absorbed by methane and other molecules in the planet's atmosphere. In visible light the object is so cool that it would only shine dimly with a deep red colour when seen close-up. (Credit: ESO/L. Calçada/P. Delorme/Nick Risinger (skysurvey.org)/R. Saito/VVV Consortium) )
(CFBDSIR J214947.2-040308.9 의 실제 관측 모습. 희미하게 보이는 중앙의 푸른색 점 This closeup of an image captured by the SOFI instrument on ESO’s New Technology Telescope at the La Silla Observatory shows the free-floating planet CFBDSIR J214947.2-040308.9 in infrared light. This object, which appears as a faint blue dot at the centre of the picture, is the closest such object to the Solar System. It does not orbit a star and hence does not shine by reflected light; the faint glow it emits can only be detected in infrared light. The object appears blueish in this near-infrared view because much of the light at longer infrared wavelengths is absorbed by methane and other molecules in the planet's atmosphere. In visible light the object is so cool that it would only shine dimly with a deep red colour when seen close-up. Credit : ESO/P. Delorme )
이 떠돌이 행성은 그 고유 운동을 볼 때 AB Doradus 이동 그룹에 속하는 것으로 추정됩니다. 그렇다면 이 그룹이 생긴 시점을 알 수 있기 때문에 대략적인 연대를 추정할 수 있습니다. 이에 따르면 이 행성은 생긴지 5000 만년에서 1억 2000 만년 정도 되는 것으로 보입니다. 즉 생성된지 얼마 안되 모항성에서 떨어져 나온 것으로 추정됩니다. 그것이 일반적인 경우인지 아닌지는 알 수 없지만 말이죠.
이 천체의 질량은 목성의 4-7 배 정도로 추정되며 표면 온도는 생각보다 높은 650 - 750K 정도입니다. 경우에 따라서는 추가 관측에서 질량이 처음 관측보다 큰 것으로 판명되면 그냥 작은 갈색 왜성 (brown dwarf) 일 가능성도 있지만 이번 관측에서는 갈색 왜성 보다는 작은 천체인 것으로 보인다고 합니다. (갈색 왜성은 목성 질량의 13 배 이상에서 80 배 이하 질량 준항성 천체입니다)
이 천체를 관측한 것 자체는 VLT 처럼 가장 강력한 지상 망원경으로도 쉬운 일이 아니었다고 합니다. 연구팀은 새로운 관측 기기들을 동원해 지금까지 가능하지 않았던 희미한 천체를 적외선 영역에서 관측하는데 성공했습니다.
이 떠돌이 행성은 지금까지 발견된 떠돌이 행성의 후보들 가운데 가장 지구에 가까이에서 발견된 것입니다. 만약 일부에서 생각하듯이 떠돌이 행성이 아주 흔하다면 더 가까운 위치에서도 떠돌이 행성이 발견 될 가능성도 있습니다. 또 어떤 떠돌이 행성들은 주변을 지나는 별에 중력에 잡혀 새로운 보금자리를 찾을 지도 모르는 일이죠.
향후 지속적인 관측을 통해 어쩌면 방랑하는 행성들에 대한 추가적인 사실들이 계속 발견될 것으로 기대해 봅니다. 이 연구는 Astronomy & Astrophysics 에 실렸습니다.
참고
Journal Reference:
P. Delorme, J. Gagné, L. Malo, C. Reylé, E. Artigau, L. Albert, T. Forveille, X. Delfosse, F. Allard, D. Homeier. CFBDSIR2149-0403: a 4–7 Jupiter-mass free-floating planet in the young moving group AB Doradus? Astronomy & Astrophysics, 2012; 548: A26 DOI: 10.1051/0004-6361/201219984
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