(Artistic rendering of a binary star system with one of the stars swallowing a planet . Credit: Anne Rathsam/with AI)
일부 별들은 행성을 삼킨 흔적이 있습니다. 물론 행성은 별에 비해 매우 작기 때문에 그 흔적을 찾기는 매우 어렵지만, 과학자들은 쌍성계를 연구해 그 빈도를 측정하고 있습니다. 쌍성계는 보통 같은 성운에서 태어났기 때문에 특별한 이변이 없는 한 같은 화학적 구성을 지니고 있습니다. 만약 이 구성이 다르다면 한쪽에 어떤 변화가 있었음을 시사합니다. 가장 흔한 원인은 행성을 삼킨 경우입니다. 하지만, 본래 항성은 여러 가지 원소를 지니고 있기 때문에 서로의 비율이 애매할 경우 구분이 어려울 수 있습니다.
상트페테르부르크 천문학·지구물리학·대기과학 연구소(IAG-USP) 박사 과정 학생이자 이번 논문의 제1 저자인 앤 라트삼 (Anne Rathsam,)과 브라질 상파울루 대학교(USP) 연구팀이 주도하는 국제 연구팀은 흔하지 않은 원소 중 하나인 베릴륨 (Beryllium)이 도움이 될 수 있다는 연구 결과를 발표했습니다.
연구팀은 물리적, 화학적, 자기적 활동 특성이 태양과 매우 유사한 두 개의 태양형 별로 이루어진 쌍성계 HD 129171과 HD 129209를 분석했습니다. 앞서 이야기한 것처럼 대부분의 쌍성계는 같은 성운에서 생성됐기 때문에 분자 구성이 비슷합니다. 하지만 HD 129171은 암석형 행성을 구성하는 원소가 풍부합니다. 이는 이 별이 진화 과정 전반에 걸쳐 행성 물질을 흡수해 왔음을 강력하게 시사합니다.
특히 베릴륨이 확실하게 차이나 났는데, 이는 행성을 삼켰다는 가장 강력한 증거입니다. 왜냐하면 베릴륨은 산소, 탄소 같은 다른 원소와 달리 별의 핵융합 과정에서 생성되지 않고 수소나 헬륨처럼 빅뱅 이후 생성된 것도 아니기 때문입니다. 베릴륨과 붕소는 고에너지 입자가 탄소, 질소, 산소와 같은 더 무거운 핵을 조각낼 때 생성됩니다. 따라서 이 원소들은 행성이나 소행성에서 유래한 것으로 판단할 수 있습니다.
별이 행성을 삼켰을 때 증가하는 다른 원소인 리튬은 주로 핵분열에 의해 생성되지만, 극소량의 리튬은 원시 핵합성 과정에서 생성될 수도 있습니다. 여기에 다른 핵융합 반응에 사용되어 쉽게 파괴될 수 있습니다. 베릴륨은 이런 과정에 포함되지 않기 때문에 더 오랬동안 행성 포획의 증거를 보존할 수 있습니다.
문제는 드문 원소인 베릴륨의 농도를 정확히 측정하는 것입니다. 연구팀은 칠레에 있는 유럽남천문대(ESO)의 초대형 망원경(VLT)에 설치된 UVES 분광기를 사용해 이 문제를 극복했습니다. UVES 분광기는 별빛을 다양한 파장으로 분해하여 매우 미묘한 화학적 특징을 식별할 수 있습니다.
실제 관측 결과, HD 129171은 동반성인 HD 129209에 비해 철, 마그네슘, 규소, 칼슘, 티타늄처럼 행성에 주로 풍부한 원소의 농도가 현저히 높은 것으로 나타났습니다. 그리고 이 별은 리튬과 베릴륨이 매우 풍부합니다. 있습니다. 연구팀에 따르면 이는 지구 질량의 11배가 넘는 암석 물질을 흡수한 결과로 해석됩니다.
이것이 하나의 행성을 삼킨 결과인지, 아니면 여러 행성과 소행성을 삼킨 결과임은 확실하지 않지만, 우주에는 태양계처럼 안정적인 시스템보다 불안정한 시스템이 흔할 수 있다는 점을 시사하는 대목입니다.실제로 행성 생성 시뮬레이션은 거대 행성이 거의 원형의 외곽 궤도를 돌고 암석형 행성이 안정적인 내부 궤도를 도는 태양계와 같은 구조가 흔하지 않다는 것을 보여줍니다.
어쩌면 행성 포획 같은 극단적 사건은 외부 행성계에서 드물지 않은 사건이었을 수 있습니다. 과거 태양계 생성 초기에 태양에 흡수된 행성도 있지 않았을까 하는 생각이 들게 만드는 연구입니다.
참고
Anne Rathsam et al, Planet engulfment in the chemically anomalous HD 129171/HD 129209 pair, Astronomy & Astrophysics (2026). DOI: 10.1051/0004-6361/202659556
Journal information: Astronomy & Astrophysics
https://phys.org/news/2026-09-beryllium-stars-swallowed-rocky-planets.html
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