지구 질량의 1.3배, 공전 주기 40년인 '슈퍼지구' 외계행성 찾았다

국내 개발 탐색시스템 관측자료 활용
외계행성 100개 중 35개가 슈퍼지구
장주기 외계행성 수, 목성형 < 지구형

칠레 산티아고에 있는 세로 톨로로 천문대가 밤하늘을 관측하고 있다. 이곳에 있는 중력렌즈 망원경은 한국천문연구원이 개발, 운영 중인 외계행성탐색시스템(KMTNet)에 속해 있다. 천문연 제공

한국천문연구원이 참여한 국제공동 연구진이 지구로부터 약 1만4,000광년(1광년=약 9조4,607억 km) 떨어진 곳에 있는 장(長)주기 ‘슈퍼지구’를 발견했다. 슈퍼지구란 지구처럼 암석으로 이뤄져 있지만, 질량이 지구의 약 1~10배인 행성이다. 이번에 발견한 행성은 지금까지 찾은 장주기 슈퍼지구 중 질량이 가장 작고 중심별(모성)과의 거리가 가장 멀다.

천문연과 중국 칭화대 등 공동 연구진은 외계행성 ‘OGLE-2016-BLG-0007Lb’를 발견한 연구 결과를 25일 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. 새 행성은 질량이 지구의 1.3배 정도이고, 태양 질량의 0.6배인 중심별로부터 약 15억 ㎞ 떨어진 거리에 위치한다. 이는 태양과 지구 거리의 약 10배로, 태양으로부터 약 14억2,700㎞ 거리의 토성보다도 더 먼 궤도로 공전하는 것이다. 공전 주기는 토성(29.5년)보다 긴(장주기) 40년 정도로 추정된다.

이번 발견에는 천문연이 개발해 운영 중인 외계행성탐색시스템(KMTNet)의 관측 자료가 활용됐다. KMTNet은 미시중력렌즈 방법을 이용해 장주기 외계행성을 발견하는 데 특화한 시스템이다. 미시중력렌즈란 어떤 별을 관측할 때 별과 관측자 사이 보이지 않는 천체가 지나가면 그 중력으로 빛이 휘어져 밝기가 달라지는 현상을 이용한 렌즈로, 다른 방법에 비해 훨씬 적은 비용으로 지상 관측이 가능하다. 이 방법을 이용해 발견된 외계행성은 300여 개이며, 그중 KMTNet이 2015년 가동 시작 이후 직접 발견한 것이 총 227개다.

연구진은 또한 KMTNet으로 찾은 외계행성 표본을 분석했다. 그 결과 통계적으로 100개의 별 중 슈퍼지구는 약 35개, 지구와 달리 가스로 이뤄진 목성형 행성은 약 12개의 빈도로 관측됐다. 이번 연구를 주도한 정연길 천문연 선임연구원은 “지구형과 목성형 행성이 서로 다른 과정을 거쳐 형성됐고, 특히 장주기 외계행성 중엔 지구형이 더 많을 거라고 이론적으로 예측돼 왔는데, 이번 관측을 통해 입증됐다”며 “외계행성 연구는 행성 형성과 진화를 이해할 수 있는 중요한 단서가 된다”고 설명했다.

신혜정 기자 arete@hankookilbo.com