(Artist's rendering of a protoplanetary disk with planets forming. Credit: Caltech)
과학자들은 외계 행성 가운데 지구보다 몇 배 큰 질량을 지닌 슈퍼 지구형 외계 행성을 다수 발견했습니다. 이들은 모항성에 가까이 있었고 일부는 아마도 수소가 포함된 대기를 지니고 있어 본래 이 자리에서 생성된 것이 아니라 뜨거운 목성형 행성처럼 먼 곳에서 생성된 다음 궤도가 이동했다고 생각됐습니다.
그러나 최근 여러 개의 잘 정돈된 슈퍼 지구형 행성들이 발견되면서 이 이론에 대한 의구심이 커지고 있습니다. 이주한 행성들이 질서 정연하게 배치되기는 어렵기 때문입니다.
칼텍의 콘스탄틴 바티긴 교수와 프랑스 꼬뜨 라쥐르 천문대의 알렉산드로 모르비델리 (Konstantin Batygin, who collaborated with Alessandro Morbidelli of the Observatoire de la Côte d'Azur in France) 는 관측 결과를 설명할 수 있는 새로운 모델을 만들었습니다.
이들은 이전에 목성의 위성의 생성과정을 분석한 모델을 응용했습니다. 목성의 4대 위성이 비슷한 크기와 구성 성분으로 정렬된 이유는 이들이 생성될 때 특정 크기의 입자가 고리를 만든 후 여기서 위성들이 생성되었기 때문으로 보입니다.
연구팀은 슈퍼 지구도 비슷한 방식으로 생성될 수 있다고 보고 있습니다. 연구팀이 만든 모델에서 규산염이 증발할 수 있는 거리 밖에서 입자가 형성되어 고리를 형성하고 이 고리가 뭉쳐 새로운 행성이 생성됩니다. 어느 정도 커진 행성은 속도가 느려지면서 안쪽으로 이동하고 다시 새로운 행성이 생성되는 방식으로 여러 개의 행성이 생성되는 것입니다. (동영상 참조) 따라서 생성된 행성의 크기는 비슷해지는 경향이 있습니다.
(동영상)
연구팀은 행성 생성 고리의 밀도와 폭에 따라 생성되는 행성의 크기도 달라진다고 주장했습니다. 조밀하고 큰 고리일수록 더 큰 행성이 생성됩니다. 이 가설이 옳다면 실제로 이런 형태의 원시 행성계 내 고리를 확인할 수 있을 것입니다. 앞으로 관측을 통해 검증이 필요한 부분입니다.
오래 전 외계 행성의 존재만을 가지고 연구했던 과학자들은 이제 외계 행성에 대해서 많은 사실을 밝혀냈습니다. 하지만 아직 우리가 알아낸 외계 행성은 수천억에서 수조개가 넘는 우리 은하 내 외계 행성 중 극히 일부에 불과합니다. 생명체의 존재 여부를 포함해 앞으로 밝혀내야할 질문들이 더 많은 만큼 계속해서 많은 연구가 필요합니다.
참고
https://phys.org/news/2023-01-scientists-unveil-theory-rocky-planet.html
Konstantin Batygin et al, Formation of rocky super-earths from a narrow ring of planetesimals, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-022-01850-5
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