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우주 이야기 1639 - 역행성 궤도를 도는 외계 행성의 비밀


 (Artist's concept of the TOI-1710 system showing a retrograde warm Neptune on a tilted orbit, a closer giant planet, and a distant M-dwarf companion. The illustration highlights how these companions may interact to flip Neptune's orbit. Credit: Generated by the author using AI tools for illustrative purposes)

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태양계에는 트리톤처럼 행성과 반대 방향으로 도는 위성도 존재합니다. 이들은 외부에서 포획된 위성으로 생각됩니다. 당연히 매우 드문일이고 태양을 기준으로 생각하면 더 드문 일이기 때문에 태양계에서 역행성으로 도는 행성은 좀처럼 생각하기 어렵습니다. 하지만 외계 행성 가운데서는 드물어도 이런 케이스가 존재합니다. 예를 들어 외계 행성 TOI-1710 b의 경우 단순히 약간 기울어진 정도가 아니라 거의 거꾸로 도는 듯한 극단적인 궤도를 지니고 있습니다.

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TOI-1710 b는 따뜻한 해왕성급 행성으로 지구보다 20배 무겁고 5배 정도 더 지름이 큽니다. 따라서 해왕성보다 약간 크고 무겁습니다. 이런 행성은 우주에 드물지 않지만, 이정도 되는 크기의 행성이 역행성 궤도 (Retrograde orbit)를 도는 경우는 극히 드문 일입니다.

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프린스톤 대학의 주앙 에스피노자-레타말 (Juan I. Espinoza-Retamal, Department of Astrophysical Sciences, Princeton University)과 동료들은 어떻게 이렇게 큰 행성이 꺼꾸로 돌 수 있는지를 연구했습니다. 이 연구 결과는 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters) 에 발표되었습니다 .

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TOI-1710 b의 역행성 궤도는 어떤 강력한 중력적 사건이 이 별을 이러한 특이한 궤도로 "밀어 넣었다"는 것을 강력하게 시사합니다. 의심 가는 첫 번째 범인은 동반성입니다. TOI-1710 b의 중심별은 약 3,600 천문단위(AU, 지구-태양 거리, 1.5억km)에서 떨어져 공전하는 M형 적색왜성인 동반성이 있습니다. 그러나 거리가 너무 멀어 단독 범행은 어렵습니다.

연구팀의 모델은 아직 발견되지 않은 제 3의 천체를 지목하고 있습니다. 연구팀의 모델에 따르면 약 15AU 거리에서 공전하는 목성 질량의 약 5배 정도 되는 가스 행성이 이 사건의 공범일 수 있습니다. 시뮬레이션에서 이 중간 행성은 중력적 다리 역할을 합니다. 멀리 떨어진 별의 영향을 받으면서, 안쪽의 뜨거운 해왕성을 끌어 당기는 것이 그 역할입니다.

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연구팀은 시뮬레이션을 통해 다양한 동반 행성의 궤도를 탐색했습니다. 그 결과 숨어 있는 슈퍼 목성이 약 15~16AU 거리에 있을 때만 TOI-1710 b의 자전축 기울기가 관측된 역행 궤도 범위에 규칙적으로 진입하는 것을 확인했습니다.

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하지만 연구팀의 주장이 옳다면 이를 어떻게 검증할 수 있을까요? 연구팀에 따르면 가이아 관측 위성의 고정밀 천체 측정 장비를 통해 별의 미세한 흔들림을 관측해 단서를 찾을 수 있습니다. 미래 관측을 통해 실제로 그 증거를 발견한다면 앞으로 다른 역행성 궤도 외계 행성 연구에도 중요한 단서를 제공할 수 있습니다.

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앞으로 연구 결과가 주목됩니다.

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참고

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https://sciencex.com/news/2026-06-neptune-sized-world-orbits-hinting.html

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Juan I. Espinoza-Retamal et al, POSEIDON. II. The Antialigned Orbit of the Warm Neptune TOI-1710 A b, The Astrophysical Journal Letters (2026). DOI: 10.3847/2041-8213/ae7711

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