한국의 천문학자들이 발견한 외계행성 '한라'(Halla)가 이 항성계의 태양인 '백두'(Baekdu)에 잡아먹힐 만큼의 천체 현상에도 생존했을 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

29일(현지시간) 미국 하와이대 천문연구소의 마크 혼 연구원을 비롯한 연구진은 별 백두가 주위 행성을 소멸시킬 만한 단계를 거쳤는데도 행성인 한라가 존재한다는 연구 결과를 학술지 네이처에 발표했다고 미 CNN 방송과 일간 뉴욕타임스(NYT)가 보도했다.

작은곰자리에 위치한 백두계는 우리 태양계로부터 520광년 떨어져 있으며 별 백두(8 UMi)와 그 주위를 돌고 있는 한라(8 UMi b)로 이뤄져 있다. 2015년 한국 천문학자들이 이를 발견했고, 이후 공모를 통해 백두와 한라라는 이름이 붙었다.

▲ 백두계가 적색거성과 백색왜성으로 구성된 쌍성계이고 두 항성이 융합하면서 행성인 한라를 소멸시킬 만큼의 팽창을 막았다는 가설을 표현한 W. M. 케크 연구소 영상 캡처.

백두와 한라 간 거리는 태양과 지구 사이 거리(1AU)의 절반에 약간 못 미치는 0.46AU(약 6천881만㎞)이다. 외계행성을 크기와 별과의 거리를 고려해 분류하면 한라는 '뜨거운 목성'이다.

연구진은 미 항공우주국(NASA)의 외계행성 탐사위성을 활용해 백두를 관측한 결과, 백두가 이미 수소를 소진하고 중심핵의 헬륨을 태우는 것으로 파악했다.

백두가 적색거성 단계를 이미 거쳤을 수 있다는 뜻이다. 항성은 진화 후기의 적색거성 단계에서 크기가 엄청나게 팽창하므로 인근 행성을 집어삼키게 된다.

태양의 경우에는 50억년 후면 생의 마지막에 도달하고 현재 크기의 100배로 팽창해 지구를 비롯한 태양계 행성들을 소멸시킬 것으로 예상된다.

연구진은 백두가 한라의 궤도를 넘어설 만큼 팽창했었을 가능성을 확인하고 2021년과 2022년 후속 관측에 나섰다. 그 결과 지구 시간으로 93일인 한라의 공전 궤도가 10년 이상 안정적으로 유지됐다는 것을 알아냈다.

이번 연구의 공동 저자인 대니얼 휴버 하와이대 조교수 겸 호주 시드니대 연구원은 "별에 잡아먹히면 근접 궤도를 도는 행성에는 재앙적인 결과가 오는 게 보통"이라며 "한라가 거성의 목전에서 살아남은 것임을 깨닫고 우리는 완전히 놀랐다"고 말했다.

백두가 현재 한라 궤도의 1.5배 거리까지 팽창해 한라를 완전히 집어삼켰다가 현재 크기로 줄어들었을 것이라는 설명이다.

혼 연구원은 한라를 '금지된 행성'(forbidden planet)이라고 부르면서 "백두가 그렇게 근거리에 있는 행성이 어떤 식으로든 살아남도록 해준 아주 특이한 역사를 가지고 있었을지 모른다"고 말했다.

CNN 방송은 이 연구 결과를 전하는 기사에 "과학자들이 존재해선 안 될 행성을 봤다"는 제목을 달았다.

연구진은 행성이 이 같은 경우 살아남는 것이 가능한지에 대해서도 연구에 나섰다.

목성과 비슷한 가스 행성들은 항성으로부터 훨씬 더 먼 궤도로 생을 시작했다가 더 가까운 쪽으로 이동하는 것으로 알려져 있다. 그러나 연구진은 빠른 속도로 진화 중인 별을 공전하는 한라가 이 경우에 해당하지는 않을 것으로 봤다.

휴버 조교수는 "한라가 팽창하는 적색거성에 흡수되고도 생존할 수 있었을 것이라고는 생각하지 않는다"고 말했다.

연구진이 제시한 시나리오는 애초에 한라가 소멸 위험에 처하지 않았다는 것이다.

백두계가 항성이 두 개인 쌍성계일 가능성도 제기됐다.

공동 저자인 팀 베딩 시드니대 교수는 "이 시스템이 두 개의 태양을 도는 영화 '스타워즈'의 가상 행성 타투인과 유사할 가능성이 더 크다"며 "백두계가 원래 두 개 별로 구성됐다면 이들의 융합으로 서로 다른 한쪽이 행성을 집어삼킬 만큼 팽창하는 것을 막았을 수도 있다"고 설명했다.

또 다른 시나리오로 한라가 신생 행성일 가능성도 제시됐다.

한라가 두 별의 충돌로 생성된 가스구름에서 탄생한 '2세대' 행성일 수 있다는 것이다.

<연합>

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