10년만에 '후보' 딱지 뗀 그 행성 별 향해 죽음의 행진 중

3.8일 공전주기 케플러-1658b 매년 131밀리초 짧아져

항성을 3.8일 주기로 도는 '뜨거운 목성' 케플러-1658b 상상도 [Gabriel Perez Diaz/Instituto de Astrofisica de Canarias 제공/ 재판매 및 DB 금지] photo@yna.co.kr

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = '행성사냥꾼' 케플러 우주망원경이 1호 외계행성으로 찾아냈지만 10년이 지나서야 '후보' 딱지를 뗀 '케플러-1658b'가 항성에 서서히 다가서며 죽음의 행진을 하는 행성으로 확인돼 다시 관심을 받고있다.

하버드-스미스소니언 천체물리학센터(CfA)에 따르면 케플러-1658b는 준거성 단계로 진화한 늙은 별을 돌면서 공전궤도가 점점 더 짧아지는 '궤도감쇠'(orbital decay) 행성으로 확인됐다.

지구를 비롯한 많은 행성이 궁극에는 항성에 근접하다 결국 파괴되고 마는 운명을 맞을 것으로 제시돼 있지만 진화가 이뤄진 늙은 별에서 궤도감쇠의 실제 사례가 확인된 것은 이번이 처음이라고 한다.

'천체물리학 저널 회보'(The Astrophysical Journal Letters)에 발표된 논문의 제1저자인 CfA의 쉬레야스 비사프라가다 박사는 "항성을 향해 접근하는 외계행성 증거는 이전에도 포착된 적이 있지만 진화한 별 주변에서는 관측된 적이 없다"면서 "진화한 별은 주변을 도는 행성의 궤도에서 에너지를 매우 효율적으로 빨아들이는 것으로 예측돼 있는데 이 이론을 실제 관측을 통해 검증할 수 있게 됐다"고 의미를 설명했다.

지구에서 약 2천571광년 떨어진 곳의 '뜨거운 목성'인 케플러-1658b는 사실 지난 2009년에 발견됐다. 케플러 망원경이 우주에 배치되던 해에 처음으로 찾아낸 외계행성이지만 실제 외계행성인지 확인되지 않아 후보로만 올라있다가 10년만인 지난 2019년에야 1658번째 외계행성으로 공식 등재됐다.

케플러-1658 b는 태양~수성 거리의 8분의 1밖에 안 되는 곳에서 항성을 3.8일 주기로 돌고있다.

항성에 다가서며 궤도 주기가 짧아지는 궤도감쇠는 매우 느리고 점진적으로 진행돼 포착하기 어려운데, 케플러-1658b는 여러해에 걸친 관측 끝에 연간 131 ms(밀리초·1ms=1천분의 1초)씩 궤도가 짧아지는 것으로 확인됐다.

연구팀은 2018년 퇴역한 케플러 우주망원경의 과거 관측 자료는 물론 현재 활동 중인 '테스'(TESS)와 캘리포니아주 남부 팔로마천문대의 헤일망원경 등을 이용했다. 이들 망원경은 케플러-1658b가 항성 앞을 지날 때 미세하게 별빛이 줄어드는 것을 모두 포착했으며 공전주기가 미세하지만 지속해서 줄어드는 것을 밝혀냈다.

이런 궤도감쇠는 항성과 케플러-1658b 간 상호 중력 작용에 의한 조석력(기조력)이 근본 원인인데, 천체 간 거리나 크기, 회전율 등에 따라 지구와 달에서 처럼 서서히 밀어내는 반대 현상이 발생하기도 한다.

케플러-1658b가 돌고 있는 항성은 상당한 진화를 거쳐 이제 막 팽창을 시작하며 준거성 단계에 들어선 것으로 분석됐다. 태양이 맞게될 미래이기도 한 이런 준거성은 이전 단계 항성들보다 주변 행성 궤도에서 취한 조석 에너지를 쉽게 소진하는 내부 구조를 가져 궤도감쇠를 가속하는 것으로 제시됐다.

케플러-1658b는 예상되던 것보다 더 밝고 뜨거운 것으로 나타났는데, 궤도를 짧게 만드는 조석 상호작용이 내부 에너지를 더 쏟아내게 만든 결과일 수 있다고 연구팀은 밝혔다.

연구팀은 태양계 내에서 가장 활발한 화산 활동을 보이는 목성의 위성(달) 이오(Io)가 목성의 중력작용으로 내부 물질이 녹아 표면으로 분출하는 것도 이와 비슷한 현상이라고 설명했다.

비사프라가다 박사는 "늙은 별 주변에서 궤도감쇠하는 행성 증거를 확인한 만큼 조석 물리학 모델을 정교하게 다듬을 수 있게 됐다"면서 "케플러-1658b는 앞으로 몇 년간 천체 실험실이 될 수 있으며 운이 좋다면 다른 행성실험실을 더 많이 발견하게 될 것"이라고 했다.

eomns@yna.co.kr

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