50광년 밖 태양 9분의 1 크기 별에서 ‘과체중’ 행성 발견했다

행성 형성 이론 벗어난 거대 외계행성 관측

미국 프린스턴대와 펜실베이니아주립대 중심으로 구성된 국제 공동연구팀이 발견한 51.34광년 떨어진 별 ‘LHS 3154’과 외계행성 ‘LHS 3154b’./펜실베이니아주립대

태양의 훨씬 작은 적색 왜성 주변을 매우 가까운 거리에서 공전하는 거대한 외계행성이 발견됐다. 이 행성은 공전하는 별보다 지나치게 커 기존 행성 형성 이론에 들어맞지 않아 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

미국 프린스턴대와 펜실베이니아주립대 중심으로 구성된 국제 공동연구팀은 텍사스주 맥도널드천문대의 근적외선 분광기로 51.34광년(光年, 1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 9조4600억㎞) 떨어진 ‘LHS 3154′ 주변에서 거대한 외계행성을 발견했다고 1일 국제학술지 사이언스(Science)에 발표했다.

연구팀은 맥도널드천문대 근적외선 분광기로 적색 왜성인 LHS 3154를 관측했다. 적색 왜성은 작고 상대적으로 차가운 태양의 0.081~0.5배 정도의 질량을 가진 별을 말한다. 특히 LHS 3154는 M유형 왜성으로, 질량이 태양의 25% 미만인 우리 은하에서 가장 흔하고 매우 작은 별이다. 통상적으로 M유형 왜성 주변을 도는 외계행성은 작고 공전궤도가 멀다.

LHS 3154의 질량은 태양의 11.2%, 크기는 태양의 9분의 1 정도다. 별 유효 온도도 2588도로, 태양이 5860도인 점을 고려하면 매우 낮은 편에 속한다. 하지만 이 별 주변을 도는 행성 ‘LHS 3154b’는 최소 질량이 지구의 13.15배인 해왕성 정도의 크기로 분석됐다. 별과 매우 가까운 타원형 궤도로 3.71일 주기로 돌고 있다.

이번 발견은 기존 행성 형성 이론에 벗어나는 것이다. 이론에 따르면 원시 행성 원반의 가스와 먼지 질량이 중심이 되는 별의 질량에 비례한다. 작은 적색 왜성은 근접 궤도에 해왕성 수준의 행성이 존재할 수 없는 것이다. 행성 형성 시뮬레이션에서도 LHS 3154 주변에 큰 행성이 있으려면 원시 행성 원반에 가스와 먼지가 이론보다 10배 많아야 한다고 분석됐다.

구두문두르 스테판손(Gudmundur Stefansson) 프린스턴대 박사후연구원은 “새로운 외계행성 LHS 3154b 발견은 모든 예상을 뛰어넘는 것”이라며 “질량이 가장 작은 별 주변에 있는 미지의 외계행성을 조사하기 위한 관측에서 이 발견은 매우 특별하다”고 말했다.

참고자료

Science, DOI: https://doi.org/10.1126/science.abo0233

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