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과학자들이 밝혀낸 ‘죽음을 모면한 외계행성’의 비밀

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거대한 붉은 천체 앞 작은 행성의 모습

Getty Images
과학자들은 적색거성이 ‘작은곰자리 8 b’를 집어삼켰어야 했다고 말한다

과학자들이 주변 항성에 의해 흡수됐어야 했으나 살아남아 공전하며 관심을 받았던 외계행성의 생존 비결을 발견했다고 밝혔다.

주인공은 ‘작은곰자리 8 b’로 불리는 외계행성(태양계 밖 행성으로, 우리 태양이 아닌 다른 항성 주위를 공전하는 행성)으로, 지난 2015년 은하수에서 발견됐다.

사실 작은곰자리 8 b는 근처의 죽어가는 항성에 의해 집어삼켜질 운명이었기에, 결코 우리 눈에 띌 수 없는 존재였다.

그러나 최근 발표된 연구에 따르면 이 죽어가던 항성 옆엔 한 때 성장을 멈춘 다른 항성이 있었기에 작은곰자리 8 b는 죽음의 운명을 피할 수 있었다고 한다.

이번 연구의 수석 연구원인 하와이대 소속 마크 혼 박사를 도운 영국 워릭대 소속 천체물리학자 디미트리 베라스 교수는 “이전엔 발견된 바 없는 특이한 행성이다. 최초로 발견돼 특별하다”고 설명했다.

과학자들은 지구가 속한 우리 태양계의 운명에 대해 먼저 설명하며 이번 이론을 설명했다.

우선 지구 등 우리 태양계에 속한 행성은 불타는 가스로 가득 찬 항성인 태양 주위를 돌고 있다. 현재 우리 태양은 ‘황색 왜성’ 단계로, 활발하게 수소를 연소하고 있지만, 아주 먼 훗날 태양도 죽기 시작할 것이다.

그렇게 되면 항성 진화의 후기 단계인 ‘적색 거성’ 단계로 변화하는데, 이 단계에 들어서면 수성, 금성, 결국 지구까지 집어삼키는 등 크게 팽창하게 된다.

이렇듯 작은곰자리 8 b 또한 원래 팽창하는 주변 항성에 의해 사라져야 했던 운명이었다.

그러나 혼 박사는 ‘TESS 우주 망원경’을 사용해 관측한 결과 해당 항성 근처에 있는 또 다른 항성 덕에 작은곰자리 8 b가 살아남을 수 있었던 것으로 보인다고 설명했다.

행성이 적색 거성에 흡수되는 과정 및 적색 거성이 주변 쌍성과 합쳐지며 행성이 살아남는 과정을 담은 모습

BBC
이 외계행성은 근처에서 팽창하는 적색 거성으로부터 어떻게 살아남았나

과학자들에 따르면 작은곰자리 8 b 행성은 원래 두 항성의 궤도를 돌고 있었다.

이 두 항성은 각기 다른 진화 단계에 있었다. 하나는 너무 온도가 높아져 헬륨핵이 점화되고 줄어들기 시작할 때까지 수소를 연소하는 적색 거성 단계였고, 다른 하나는 이보다 더 오래된, 헬륨을 연소하는 ‘백색 왜성’ 단계였다.

그리고 이 적색 거성이 쌍성인 백색 왜색을 삼킬 때 적색 거성의 헬륨핵이 점화되며 격렬한 팽창이 조기에 중단됐다는 설명이다.

이 덕에 작은곰자리 8 b는 흡수되는 대신 하나로 합쳐진 항성 주위를 계속 자유롭게 공전할 수 있었다.

혼 박사는 “이리저리 퍼즐을 맞춰보다 쌍성이 합쳐졌다는 이론이 나오게 됐다”고 설명했다.

해당 천체들을 관측한 혼 박사는 천체물리 이론가인 베라스 교수 및 과학자 약 40명과 함께 어떻게 작은곰자리 8 b가 생존할 수 있었는지 설명할 이론을 세우고자 애썼다.

한편 작은곰자리 8 b가 두 항성의 병합으로 분출된 물질로 형성됐다는 또 다른 이론도 제시됐다.

그러나 해당 이론은 앞선 이론에 비해 추측에 가깝다는 설명이다.

혼 박사는 “대부분 별이 쌍성을 이루고 있으나, 여전히 행성이 쌍성 주변에서 어떻게 형성되는지는 알려지지 않은 부분이 많다”면서 “쌍성의 영향으로 더 독특한 성질을 띠는 행성들이 우주에 더 존재할 가능성이 있다”고 마무리했다.

이번 연구 결과는 과학 학술지 ‘네이처’에 게재됐다.

CP-2022-0043@fastviewkorea.com

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