해왕성 너머 태양계 끝의 어둠 속에는 지금까지 발견되지 않은 제9 행성이 숨어있는 것으로 추정돼 천문학자들이 열심히 찾아왔다. 얼음덩어리들이 모여있는 '카이퍼벨트'의 천체 중 일부가 무언가에 끌린 것처럼 이상한 궤도를 보이는 것이 근거가 됐다.

제9 행성과 관련해 지구 질량의 5~15배에 달하는 행성이 약 450억~1천500억㎞에 도사리고 있을 것이라는 연구 결과가 나오고 '플래닛X'라는 명칭이 부여되기도 했다.

그러나 이 천체가 행성이 아니라 우주 빅뱅(big bang) 때 형성된 아주 작은 원시 블랙홀(primordial blackhole)일 수 있다는 새로운 주장이 제기돼 관심을 끌고있다.

▲ 'M87' 은하 중심부에서 실제 관측된 블랙홀

'사이언스 매거진' 등 과학전문 매체에 따르면 미국 일리노이대학 이론물리학자 제임스 언윈 조교수가 이끄는 연구팀은 제9 행성이 원시 블랙홀일 가능성을 제기하는 주장을 정식 출간 전 논문을 수록하는 온라인 과학 저널 '아카이브(arXiv)'를 통해 공개했다.

연구팀은 원시 블랙홀이 태양계 내 다른 행성과 상호작용을 하며 궤도 속에 붙잡혔을 것으로 추정했다.

원시 블랙홀은 초기 우주에서 밀도가 높은 영역에서 수축해 만들어진 아직은 확인되지 않은 가설상의 천체이나 일부 과학자들은 이런 원시 블랙홀이 우주에 많이 있을 것으로 여기고 있다. 이 블랙홀은 별의 진화과정에서 중력 붕괴로 생기는 블랙홀처럼 중력으로 빛을 굴절시키지만, 별이 만든 블랙홀보다는 훨씬 작다.

▲ 제9 행성 궤도(노락색)와 태양계 행성과 비교한 크기(하단 오른쪽). 상단의 빨간색 작은 원은 해왕성 궤도, 그 가운데 있는 점은 태양을 나타낸다. 보라색은 제9행성의 중력 영향을 받는 카이퍼벨트 천체(KBO)의 궤도, 녹색은 제 9행성과 해왕성 모두로부터 중력 통제를 받는 KBO의 궤도를 표시했다.

연구팀은 지구 5배 질량을 가진 원시 블랙홀은 손바닥 크기, 지구 10배 질량의 블랙홀은 볼링공 크기일 것으로 분석하면서 이를 찾아내려면 감마선 망원경이 필요할 것으로 밝혔다.

행성이 아닌 원시 블랙홀이라면 볼링공 크기여서 일반적인 행성 탐색 방법으로는 아무리 애를 써도 찾기 어렵다는 것이다.

연구팀은 원시 블랙홀이 약 10억㎞에 걸쳐 펼쳐져 있는 구상(球狀)의 암흑물질에 둘러싸여 있고, 이 안에서 암흑물질과 반물질의 충돌이 일어나 감마선을 방출함으로써 이를 통해 원시 블랙홀의 존재를 확인할 수 있다고 밝혔다.

연구팀은 이에 따라 2008년부터 지구궤도를 돌며 감마선을 관측해온 페르미 감마선 우주망원경 자료를 통해 이를 확인할 계획이다.

제9 행성의 존재를 연구해온 캘리포니아공과대학(Caltech·캘텍)의 행성과학 조교수 콘스탄틴 바티긴 박사는 IT매체 '기즈모도'와의 이메일에서 원시 블랙홀 시나리오는 과장된 측면이 있지만, 전적으로 믿기 어려운 것만은 아니라고 했다. 다만 광범위한 탐사에도 제9 행성이 발견되지 않고 카이퍼벨트 천체들의 이상한 궤도가 지속한다면 흥미로운 타깃이 될 수도 있다고 덧붙였다.

연구팀도 카이퍼벨트의 천체에 대해 중력작용을 하는 천체가 한 번도 직접 관측되지 않은 이론상의 원시 블랙홀보다는 행성일 가능성이 더 높다는 점을 인정하고 있다.

언윈 박사는 "행성 가능성에만 초점을 맞추면 현재 진행되는 실험적 탐색을 제한하게 되고, 원시 블랙홀처럼 좀 더 이색적인 것으로 넓히면 다른 방식으로 생각하게 된다"면서 "우리는 가시광선으로만 찾으려 하지 말고 감마선이나 우주선 등도 들여다볼 것을 주장하는 것"이라고 했다.

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