지구에서 약 31.9광년 떨어진 곳의 적색 왜성인 '현미경자리 AU'(AU Microscopii)를 10년 이상 관측한 끝에 이 별을 도는 해왕성급 외계 행성을 마침내 찾아냈다.

현미경자리 AU는 형성된 지 약 2천만~3천만 년밖에 안 된 '아기별'로 주변에 별을 만들고 남은 물질로 된 원반을 아직 갖고있다. 이 별에서 행성(현미경자리 AU b)이 발견됨에 따라 행성의 형성과 진화, 다른 별과의 상호작용 등을 연구할 수 있는 훌륭한 '실험실'이 될 것으로 기대를 모으고 있다.

미국 항공우주국(NASA) 고더드 우주비행센터와 리버사이드 캘리포니아대학(UCR)에 따르면 조지 메이슨 대학 천체물리학 조교수 피터 플라브찬 박사가 이끄는 연구팀은 외계행성 탐색 위성인 '테스'(TESS)와 적외선 우주망원경 '스피처' 등을 이용해 발견한 현미경자리 AU의 행성 관측 결과를 과학저널 '네이처'(Nature) 최신호에 발표했다.

▲ 현미경자리 AU에서 찾아낸 해왕성급 외계행성 상상도

현미경자리 AU는 지구에 상대적으로 가까이 있는 데다 원시행성계 원반을 가진 어린 별이어서 과학자들이 주변에서 행성을 찾기 위해 큰 노력을 기울여 왔다.

그러나 현미경자리 AU와 같은 적색 왜성은 흑점이 많고 자기장이 강해 표면에서 돌발적으로 다량의 에너지를 쏟아내는 플레어 현상이 잦다. 이로 인해 별빛이 변해 주변에 행성이 존재해도 찾아내기가 쉽지 않았다.

연구팀은 행성이 별 앞을 지날 때 별빛이 줄어드는 것을 포착하는 천체면 통과(transit) 방식으로 현미경자리 AU b를 찾아냈다.

▲ 현미경자리 AU 행성계 상상도

'행성사냥꾼'이라는 별명을 가진 테스는 하늘을 섹터별로 나눠 한 번에 27일씩 장기 관측을 하며 정기적으로 사진을 찍어 별빛의 변화를 분석할 수 있게 해준다.

연구팀은 테스가 현미경자리 AU의 세 차례 천체면 통과 중 두 번째 때 지구로 관측한 자료를 전송하느라 관측을 못 한 데 대한 보상으로 스피처 우주망원경으로 추가 관측할 기회를 얻었으며 이를 통해 두 차례 더 천체면 통과를 확인했다.

외계행성 후보가 정식으로 행성으로 인정되려면 적어도 두 차례 이상 천체면 통과가 확인돼야 한다.

연구팀은 테스와 스피처 망원경을 통해 현미경자리 AU b가 태양의 절반가량 질량을 가진 항성을 8.5일 주기로 돌고 있는 것을 확인했다.

이 행성은 현재보다 훨씬 더 바깥쪽에서 형성된 뒤 별 주변 원반이나 다른 행성과의 중력 작용으로 지금의 자리로 옮겨온 것으로 분석됐다.

또 이 행성의 크기가 해왕성보다 8%가량 크고, 질량은 W.M.켁 천문대 등의 망원경을 이용한 시선속도 측정법을 통해 지구의 58배에 달하는 것으로 분석했다.

연구팀은 이와 함께 테스 관측 자료에서 또 다른 행성의 존재를 시사하는 천체면 통과 후보가 포착돼 올해 말께 추가 관측이 이뤄질 수 있기를 바라고 있다.

논문 공동저자인 UCR 지구행성과학과의 스티븐 케인 부교수는 "현미경자리 AU b처럼 행성이 형성되는 단계에 있는 '잃어버린 고리'를 발견하는 것은 극히 드물다"면서 "이는 앞으로 수년간 행성 형성 초기 단계에 대한 관측과 이론적 연구를 할 수 있는 토대를 형성할 것"이라고 했다.

국제팀  press@jeonpa.co.kr

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