우주 이야기 1454 - 목성 질량 쌍성계는 어떻게 생기나

(Orion Nebula. Credit: NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope - ESA)

제임스 웹 우주 망원경은 강력한 성능으로 오리온 성운에서 목성 질량의 작은 천체를 다수 포착했습니다. 과학자들은 모항성 없이 우주를 방랑하는 떠돌이 행성이 별과 같은 방식으로 생성될 수 있다고 생각했지만, 제임스 웹 우주 망원경 덕분에 이를 실제로 확인할 수 있게 됐습니다.

그런데 흥미로운 대목은 이런 목성 질량 천체들이 혼자가 아니라 둘인 경우가 많다는 점입니다. Jupiter-mass binary objects (JuMBOs)라고 명명한 행성 질량 쌍성계는 목성의 몇 배 정도 무거운 행성들이 쌍성계를 이루고 있습니다.

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영국 셰필드 대학의 리처드 파커 박사와 대학원생인 제시카 다이아몬드 (Dr. Richard Parker and undergraduate student Jessica Diamond) 그 이유에 대해서 연구했습니다. 연구팀이 제시한 가설은 광침식 (photoerosion)입니다.

오리온 성운처럼 큰 가스 성운에서는 태양보다 훨씬 무겁고 뜨거운 별인 OB 형 별들이 다수 생성될 수 있습니다. 그런데 OB 별에서 나오는 강한 에너지와 항성풍은 주변에 있는 작은 천체들의 가스와 먼지를 날려 버립니다. 그래도 좀 큰 항성급 천체는 자체 중력으로 어느 정도 버틸 수 있지만, 작은 행성급 천체는 주변의 가스를 잃어버려 추가적인 성장이 어렵게 됩니다. 결국 목성보다 무거운 행성급 천체 둘이 서로를 공전하게 되는 것입니다.

이 가설이 맞다면 이런 목성급 쌍성계 주변에서는 의외로 큰 위성이 생성되기 어려울지도 모릅니다. 목성의 유로파처럼 생명체 존재 가능성이 있는 얼음 위성이 없을 수도 있는 것입니다. 다만 이는 가설일 뿐 아직 충분한 검증을 거치지 않은 이론입니다.

우주에는 어쩌면 별보다 더 많은 떠돌이 행성이 존재할지도 모릅니다. 이들에 대한 연구는 이제 막 시작 단계입니다. 앞으로 우주에 숨은 행성을 얼마나 더 찾아낼 수 있을지, 그리고 이들에게 어떤 비밀이 숨겨져 있을지 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2024-11-jupiter-mass-binary-hidden-orion.html

Jessica L. Diamond et al, Formation of Jupiter-Mass Binary Objects through photoerosion of fragmenting cores, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2410.09159

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