(현재까지 발견된 가장 어린 외계행성인 엘리아스 2-24 b의 상상도입니다. 이 행성은 어린 모항성을 둘러싼 가스와 먼지 원반 안에서 여전히 성장하고 있습니다. 원반의 물질이 목성 질량의 이 행성으로 활발하게 유입되고 있으며, 행성은 원반의 눈에 띄는 틈 안에 자리 잡고 있습니다. 이는 거대 행성 형성설을 뒷받침하는 증거입니다. 이미지 제공: WM 켁 천문대/아담 마카렌코)
과학자들은 행성이 어떻게 생성되는지 알아내기 위해 원시 행성계 원반에서 생성 중인 초기 행성들의 모습을 자세히 관측했습니다. 하지만 대부분의 초기 행성은 두꺼운 가스 속에 가려져 있어 직접 관측이 어렵습니다. 기존에 알려진 가장 오래된 아기 행성인 PDS 70 행성계와 WISPIT 2 행성들은 모두 500만 년 이상된 것이었습니다.
칠레 천체물리학 연구소의 루카스 시에자 교수 (Lucas Cieza, a professor at the Instituto de Estudios Astrofísicos)와 칠레 디에고 포르탈레스 대학교 박사 과정생인 안드레아 베르나르디 (Andrea Bernardi, a doctoral candidate at the Universidad Diego Portales in Chile)는 지구에서 450광년 떨어진 아기 별 주변을 공전하는 원시행성 엘리아스 2-24b (Elias 2-24 b)를 포착했습니다.
연구팀에 따르면 이 원시 행성은 태어난 지 100만 년에 불과해 지금까지 직접 포착된 가장 어린 신생아 행성입니다. 대략 지구 - 태양 거리의 55배 (55AU) 거리에 위치한 이 행성은 목성 정도의 질량을 지니고 있으며 현재도 원시 행성계 원반에서 물질을 흡수하며서 커지고 있습니다.
물론 이렇게 초기 원시 행성은 가스에 둘러싸여 있고 아기 별 역시 자신이 태어난 성운을 벗어나지 않은 경우가 대부분이라 관측이 쉽지 않습니다. 여기에 행성은 별에 비해 매우 어두워 잘 포착되지 않습니다. 연구팀은 10년 전 ALMA 전파 망원경으로 관측한 데이터에서 엘리아스 2-24의 원반에 틈이 있다는 점을 발견하고 아마도 여기에 행성이 형성되고 있을 것으로 예측했으나 이것만으로는 확인이 어려웠습니다.
그래서 과학자들은 유럽 남방 천문대의 VLT로 이곳을 다시 관측해 희미한 점광원을 확인했습니다. 하지만 이 작은 점이 행성인지에 대해서는 논쟁이 벌어졌습니다. 기존 행성 형성 이론에 따르면 이 정도 크기의 행성이 형성되기에는 너무 이른 시기에 나타났을 뿐 아니라 항성에서 너무 멀리 떨어져 있기 때문입니다.
주요 행성 형성 이론(특히 핵 강착, core-accretion)에 따르면, 목성 질량 행성이 목성 궤도(약 5 AU)에서 형성되려면 대략 500만 년 정도 걸린다고 예측됩니다. 더 먼 거리에서는 시간이 더 오래 걸립니다. 따라서 100만 년 밖에 되지 않은 시점에 이렇게 먼 거리에서 이렇게 큰 행성이 나타날 수 있다는 사실이 잘 받아들여지지 않았던 것입니다.
연구팀은 이번 연구에서 강력한 코로나그래프를 지닌 하와이 켁 망원경의 2018년과 2020년 관측 데이터를 결합해 시간이 지나며 위치가 변하는 것을 추적했습니다. 연구팀은 배경 별이나 관측 오류가 아니라 행성처럼 움직이는 것을 확인함으로써 이 점 광원이 외계 행성 Elias 2-24 b이라는 것을 확인했습니다. 따라서 관측이 아니라 이론이 잘못된 것이며 앞으로 행성 생성 모델을 수정해야 함을 시사하고 있습니다.
참고로 코로나그래프는 중심부의 별의 밝은 빛을 가려 주변의 어두운 동반성이나 행성, 디스크의 관측을 용이하게 하는 장비로 켁 망원경의 NIRC2 코로나그래프는 현재 가장 강력한 장비입니다. 따라서 과학자들은 최근 발사된 로만 우주 망원경에 큰 기대를 걸고 있습니다. 로만 우주 망원경엔 역대 가장 강력한 코로나그래프가 탑재되어 있기 때문입니다. 로만 우주 망원경은 이렇게 태어나는 외계 행성을 포함해 다양한 외계 행성의 이미지를 직접 포착할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/224397328398
앞으로 로만 우주 망원경을 통해 극초기에 형성된 원시 행성들이 다수 발견될 것으로 기대합니다. 이를 통해 어떤 사실들이 밝혀질 수 있을지 기대됩니다.
참고
Andrea Bernardi et al, Searching for Embedded Protoplanets with the Keck/NIRC2 Vortex Coronagraph: Confirmation of a Core-accretion Planet in the Narrow Gap of the Elias 2-24 Disk, The Astrophysical Journal Letters (2026). DOI: 10.3847/2041-8213/ae9bb6
https://phys.org/news/2026-09-newfound-baby-planet-youngest-world.html
댓글
댓글 쓰기