태양계 닮은 7개 행성계 ‘케플러385’…너무 뜨겁지 않았다면

4672광년 거리에 있는 ‘케플러-385 행성계’
지구보다 크고 해왕성보다 작은 7개 행성
태양~수성보다 가까운 거리에 몰려 있어

7개의 행성으로 구성된 케플러-385 행성계에서 중심별과 가장 안쪽에 있는 2개의 행성을 보여주는 그림. 미 항공우주국(나사) 제공

태양을 가장 가까이서 도는 행성인 수성은, 지구보다 7배 더 강한 태양 복사 에너지를 받는다. 그런데 중심별로부터 수성보다 더 뜨거운 에너지를 받는 7개의 행성으로 구성된 외계행성계가 발견됐다.

캐나다 비숍대가 주축이 된 천문학자들은 2018년 은퇴한 케플러우주망원경이 남긴 관측 자료 분석을 통해, 지구에서 4672광년 떨어진 우주에 있는 항성 케플러-385가 7개의 행성을 거느리고 있는 것을 확인했다고 밝혔다. 연구 결과는 현재 사전출판 논문 공유집 ‘아카이브’에 올라와 있으며, 국제학술지 ‘행성과학저널’(The Journal of Planetary Science)에 게재될 예정이다.

태양보다 10% 더 크고 5% 더 뜨거운 이 별은 애초 2014년 케플러 관측에서 3개의 행성만 확인됐으나, 이번 후속 분석에서 4개의 행성이 더 드러났다.

7개의 행성은 8개 행성으로 구성돼 있는 태양계와 거의 비슷한 구성이다. 지금까지 발견한 외계행성 가운데 6개 이상으로 이뤄진 행성계는 극소수이며, 케플러-385보다 더 많은 행성을 거느린 별은 8개 행성을 갖고 있는 케플러-90이 유일하다. 39광년 거리에 있는 트라피스트-1 행성계는 케플러-385와 같은 7개 행성으로 이뤄져 있다.

행성 수가 많을수록 행성들의 공전궤도는 원형에 가까워진다. 케플러-385의 행성들은 거의 원형 궤도를 돌고 있다. 나사 제공

행성 많을수록 공전궤도는 원형에 가까워

케플러-385의 7개 행성은 각기 태양계의 암석 행성 중 가장 큰 지구보다는 크지만, 태양계의 가스행성 중 가장 작은 해왕성보다는 작은 슈퍼지구다.

중심별에 가장 가까운 두개의 행성은 지구보다 약간 큰 암석행성으로 얇은 대기층이 있을 것으로 추정됐다. 가장 안쪽에 있는 케플러-385b는 지구와 태양 거리의 4%에 불과한 거리에서 10일에 한 번씩 별을 돌고 있으며, 크기가 지구의 1.2배로 7개 행성 중 가장 작다. 안쪽 두번째에 있는 케플러-385c는 b보다 20% 더 크다. 연구진은 “둘 다 지구의 달처럼 앞면이 별 쪽으로 고정된 채 별을 돌고 있을 것”이라고 말했다.

바깥쪽의 5개 행성은 이보다 반지름이 지구의 2배를 웃돌며 대기층도 더 두터울 것으로 예상됐다. 가장 바깥쪽 행성과 중심별의 거리는 지구-태양 거리의 약 40%에 해당한다. 이는 태양과 수성 사이보다 약간 가까운 거리다.

케플러우주망원경은 2009년부터 2018년까지 약 4400개의 외계행성 후보를 발견했다. 이 가운데 2600여개가 행성으로 확인됐다. 행성후보 중 1791개는 709개의 별에 소속돼 있는 다중행성계 후보다.

논문 공동저자인 나사 에임스연구센터의 잭 리사우어 박사는 “이번 발견은 지금까지 작성한 것 중 가장 정확한 케플러 행성 후보 목록”이라고 말했다.

행성들의 구성 자체는 태양계를 닮아 있지만, 그렇다고 생명체 존재 가능성을 기대하기는 어렵다. 케플러-385의 행성들은 모두 거주가능구역보다 안쪽에 있는 데다 강력한 방사선에 노출돼 있다. 거주가능구역이란 행성과 중심별의 거리 측면에서 행성 표면에 물이 액체 상태로 있을 수 있는 구역을 뜻한다.

연구진은 또 이번 발견에서 중심별을 도는 행성이 많을수록 행성들의 공전 궤도가 원형에 가깝다는 점을 발견했다.

행성과 별에 둘러싸여 있는 케플러 우주망원경 상상도. 나사 제공

확인된 외계행성 5500개…행성 후보는 1만개

케플러 우주망원경은 행성이 별 앞을 지나갈 때 빛이 희미해지는 것을 포착하는 표면통과(transit)라는 방법으로 행성을 식별했다. 과학자들은 케플러가 그동안 보내온 행성 데이터를 모두 분석하려면 10년은 족히 걸릴 것으로 보고 있다.

나사는 케플러 우주망원경의 뒤를 이을 새로운 외계행성 탐사위성 테스(TESS)를 2018년 4월 발사했다. 테스가 행성 후보들을 찾아내는 방식도 케플러와 같다. 테스 이후 외계행성 발견이 더욱 활기를 띠면서 현재까지 확인된 외계행성은 5500여개로 늘어났으며 외계행성 후보는 1만개를 돌파했다.

캘리포니아공대가 운영하는 기록보관소의 과학책임자 제시 크리스천슨은 “지금까지 발견한 외계행성의 태반은 지구에서 수천광년 이내에 있다”며 “태양계가 우리 은하 중심에서 3만광년 떨어져 있다는 점을 고려하면 우리 은하에는 아직 발견하지 못한 행성이 1000억~2000억개 더 있을 것”이라고 말했다.

*논문 정보

https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.00238

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr