목성을 닮은 가스 행성이 별에 붙어있다?! | 대체 어떻게 버티는거지??

1990년대까지 인류가 행성이란 단어를 이야기할 때 사실이 단어는 곧 태양 주변을 맴도는 우리 태양계 행성들을 의미했습니다 태양계 넘어 다른 별 주변을 토는 외계 성이 있을 거라 상상하긴 했지만 그건 어디까지나 상상 속에 존재였을뿐 실제로 그 사실을 입증한 적은 없었죠 그런데 1990년대를 지나면서 천문학자들은 드디어 외계행성의 실체적인 데이터를 포착하기 시작했습니다 그리고 벌써 지금은 케플러 테스 등 다양한 우주마 운경의 대활약 덕 덕분에 무려 만 개가 넘는 외계행성과 그 후보들을 확보하고 있지요 이젠 더 이상 인류가 행성이라는 단어를 이야기할 때 그 단어는 태양계 행성만들기지 않습니다 오히려 태양계를 벗어나이 우주를 가득 채우고 있는 수많은 외계 행성들을 모두 의미하죠 사실 인류가 외계행성을 찾는 가장 중요한 목적은 분명합니다 우리 지구처럼 생명체가 살 수 있는 곳이 있는지를 확인하는 거죠 외계행성에 대한 연구는 곧 외계 생명체를 탐색하는 곳으로 이어지기 마련입니다 지구처럼 생명체 가 살기 좋은 조건을 만족하기 위해선 일단 중심 별에서 행성이 적당한 거리를 두고 떨어져 있어야 하죠 그리고 행성도 우리 지구처럼 딱딱한 암석 표면을 갖고 있어야 합니다 만약 목성 럼 대기만으로 이루어진 구름 행성이라면 생명체가 발을 딛고 살 수 있는 대륙은 없을 테니까요 그렇다면 지금까지 인류가 발견한 외계 행성들 중에서 얼마나 많은 수 행성들이 우리 지구와 같은 좋은 조건을 충족하고 있을까요 사실 그 비율은 꽤 적습니다 오히려 천문학자들은 태양계 바깥 로 시선을 돌리기 시작하면서 그간 태양계에서 기대조차 하지 못했던 이상한 종류의 행성들을 많이 발견하기 시작했죠 그중엔 목성 럼 덩치는 거대하지만 중심 별에 너무 바짝 붙어서 아주 뜨겁게 돌고 있는 행성이 있습니다 이러한 종류 행성을 핫 주피터 뜨거운 목성형 행성이라고 분류하죠 문제는이 뜨거운 목성형 행성들은 우리 태양선 존재하지 않는다는 겁니다 태양계에서 볼 수 있는 목성 럼 거대한 가스 생성은 모두 태양에서 멀리 벗어난 외곽에 분포하지 그리고 이것은 아주 쉽게 설명할 수 있습니다 태양계에서 먼 곳에선 금방 증발할 수 있는 가스 물질이 다 날아가지 않고 남아 있었고 그 재료가 모여서 태양계 외곽에 선 비교적 가벼운 기체만으로 이루어진 가스 행성이 만들어졌겠지 반면 태양계 안쪽에선 열에 강한 암석 금속기 이루어진 지구와 같은 작고 단단한 행성이 만들어졌을 겁니다 이처럼 별 주변 가까운 곳에선 단단한 돌맹이들이 별에서 멀리 벗어난 외곽에서 선 가벼운 구름 덩어리들이 따로따로 만들어질 거라는 사실은 우리 태양계만들기 이해할 수 있는 사실이었죠 그런데 태양계 바깥 외계 행성들의 존재를 알게 되고 그들의 디테일한 특징을 파악하게 되면서 천문학자들은 혼란에 빠지기 시작했습니다 태양계만들기 형성 과정에 대한 이해가 외계 행성들에 선 잘 적용되지 않았기 때문이지요 그렇다면이 난감한 뜨거운 목성형 행성들의 존재는 우리가 어떻게 설명할 수 있을까요 대체 어떻게 연약한가 생성이 중심별의 바짝 붙어서 뜨겁게 달궈지고 있는 걸까요 우주먼지 현저 타임즈 최근 아주 극단적인 외계행성의 관측을 통해 밝혀진이 뜨거운 목성형 행성들의 놀라운 기원에 대한 이야기를 소개합니다 오랫동안 천문 학자들은 뜨거운 목성의 행성들이 처음부터 지금의 모습으로 쭉 존재하진 않았을 거라고 생각했습니다 별의 바짝 붙어서 백일도 채되지 않는 아주 짧은 주기로 도는 공전 궤도에서 이런 가벼운 기체만 이루어진 행성이 오랫동안 안정적으로 버티 는 것이 어렵다고 생각했죠 대신 원래는 중심 별에서 멀리 벗어난 행성의 외곽에서 탄생했던 가스 행성이 어떤 모종의 사연으로 궤도가 틀어졌고 조금씩 항성계 중심으로 흘러 들어왔을 거라 추정했습니다 일종의 행성 버전의 이주 현상이죠 그리고 최근 천문 학자들은이 뜨거운 목성형 행성의 기원을 설명하는 시나리오를 입증하는 아주 놀라운 관측적 증거를 발견했습니다 앞서 천문 학자들은 2020년 케플러의 뒤를 이어 올라간 테스 원경을 통해서 약 11과 년 거리에 떨어진 별 TC 24124 9530 곁에서 외계행성을 하나 발견합니다이 외계행성의 중심별 앞을 주기적으로 가리고 지나갈 때 그 별의 밝기가 살짝 어둡게 관측되는 트렌치를 활용했죠 이후 천문 학자들은 또 다른 방법을 동원해서이 외계 행성의 존재 pun 아니라 그 질량지수 행성이 별 주변을 맴돌면서 별과 서로 중력을 주고받게 되고 그로 인해서 중신 별의 자리도 미세하게 흔들릴 수 있습니다 그 움직임을 측정하면 주변에서 별을 괴롭히는 행 성의 중력 즉 행성의 질량을 파악할 수 있죠 천문 학사들이 관측한 결과에 따르면이 행성 TC 241 24930 b는 목성 질량의 4.98% 거의 목성 다섯 개를 모 수준에 만먹는 아주 육중한 질량의 가스 행성입니다이 외계 행성은 대략 165일 밖에 안 되는 짧은 추기로 중심별 주변을 돌고 있습니다이 행성에서의 1년은 우리 지구의 1년의 절반밖에 안 되죠 그런데 더 놀라운 점은이 행성이 그리는 궤도가 정말 심하게 찌그러진 타원 궤도를 그린 라는 사실인데요이 행성의 움직임을 꾸준히 관측한 끝에 천문학자들은이 행성의 타원 교도가 찌그러진 정도 이율이 무려 0.94 거의 1이란 사실을 확인했습니다 이심률이 거의 1이라는 건 사실상 그 궤도가 일직선이라 봐도 무방할 정도로 정말 크게 찌그러져 있다는 건데요 만약이 행성이 우리 태양 곁을 돌고 있다고 가정하면 중심 태양에 가장 가까이 접근할 땐 수성보다 열배 더 가까이 접근합니다 반대로 가장 멀리 벗어날 때는 지구 거리까지 다다를 수 있죠 이 외계 행성은 지금까지 발견된 행성들 중에서 가장 크게 찌그러진 타원을 그리는 것으로 알려져 있습니다 행성이라 그보단 거의 해성의 가까운 궤도 게다가이 행성은 중심 별의 자전거와 정반대 방향으로 공전하는 여행까지 하고 있습니다 이런 독특한 움직임을 그리게 된 건 그 중심에서 빛나고 있는 별이 혼자가 아닌 짝을 이룬 별 쌍성이온 country 천문학자들은이 독특한 궤도를 그리는 행성의 역학적 진화 과정을 시뮬레이션으로 구현했습니다 그리고 앞으로 10억년 뒤이 행성의 궤도가 어떻게 바뀔지도 예측했지만이 행성도 평범하게 하나의 별 곁에서 꽤 먼거리를 두고 형성된 가스 성이었습니다 그리고 원래는 거의 원에 가까운 이쁜 궤도를 그리고 있었지요 그런데 곁에 있던 다른 별과 중력을 주고받으면서이 행성의 궤도는 조금씩 찌그러졌습니다 그래서 지금처럼 극심한 이유를 갖는 타원 궤도를 갖게 되었죠 시뮬레이션에 따르면 결국이 행성의 궤도 역시 현재 중심에 두고 있는 별 쪽으로 더 가까이 다가가면서 궤도의 사이즈가 줄어들게 됩니다 그리고 별 곁에 바짝 붙은 작은 크기의 원궤도를 그리게 되죠 바로 오늘날 우리가 뜨거운 목성형 행성이라고 부르는 형태의 궤도를 갖게 되는 겁니다 이처럼 극단적으로 찌그러진 궤도를 그린다면이 외행성의 대기는 아주 혼란스러울 겁니다 별에 가까이 접근할 때와 별에서 가장 멀리 벗어날 때 행성 표면에 도달하는 별빛의 에너지의 양이 크게 달라지기 때문이죠 쉽게 말하면 1년 중 가장 더울 때는 12도까지 가장 추울 때는 200도까지 온도가 들쭉날쭉 할 수 있습니다 이 행성이 발견되기 전까지 원래 인류가 알고 있던 가장 극단적으로 찌그러진 타원을 그리는 행성은 HD 80606 B 있습니다이 행성의 궤도 이율도 거의 1에 가까운 0.93 정도였죠 그런데 이번에 다시 그 기록이 깨진 겁니다 둘 모두 극단적인 궤도로 인해서 행성이 대기 순환 시스템과 계절 변화도 아주 극단적으로 벌어지고 있겠죠 이렇게 조금씩 발견되고 있는 극단적인 이유를 그리는 이상한 외행성의 존재는 그동안 우리를 혼란스럽게 했던 뜨거운 목성의 행성의 기원에 관한 아주 중요한 실마리를 제공합니다 뜨거운 목성의 행성들도 원래부터 지금의 이상한 모습으로 태어났던 건 아닐 겁니다 다만 주변에 있는 다른 이웃들 또는 주변에 육중한 행성과 중력을 주고받으면서 지속적인 섭동을 받게 되었고 결국 궤도가 틀어지면서 조금씩 조금씩 중심별 곁에 다가간 것으로 보이죠 현재 크게 찌그러진 타원 궤도를 그리고 있는이 아슬아슬한 행성들의 존재는 원래 차가운 목성형 행성이 있던 것들이 서서히 뜨거운 목성형 행성으로 변해가는 그 중간 과정을 보여주고 있는 겁니다 물론 아직 우리는 우주에서 빛나고 있는 모든 별 곁에 모든 행성을 다 뒤져본 건 아닙니다 따라서 우리가 살고 있는 태양계의 모습이 극도로 두은 희한한 케이스인 건지 아니면 우리와 비슷하게 살고 있는 동족들이 꽤나 많이 숨어 있는 건지 아직은 이야기하기 어렵죠 우리가 주류인 비주류인 이제를 아직은 확실하게 장담할 수 없습니다 하지만 하나 확실한게 있죠 우리가 생각했던 것에 비해서 우주에 존재하는 행성들의 환경과 모습은 정말 다양한 다는 사실입니다 우리가 아직 상상 조차하지 못했던 정말 희한한 모습의 외계 행성들도 분명 우주 어딘가 숨어 있을 거라고 생각이 드네요 우주먼지 현대 타임즈 오늘은 여기서 마칩니다 구독과 좋아요 부탁드릴게요 우주먼지 여러분 감사합니다 안녕 I