기존이론 뒤집는 초대형 행성발견 > 행 성

목성 보다 17배 큰 새 행성 발견 (2001.1.11(목)


우주에서 목성 보다 17배나 큰 초대형 행성이 새로 발견돼 기존의 행성 형성 이론에 논란을 야기하고 있다고 미국 언론이 10일 보도했다.

이 신비한 행성은 뱀자리 성좌(星座)에서 123광년 떨어진 태양과 같은 항성의 주위를 돌고 있다고 뉴욕 타임스와 워싱턴 포스트가 전했다.

이 행성은 크기로 미뤄 폭발에 필요한 충분한 질량을 모으지 못해 별(항성)이 되지 못한 `실패한 별(갈색 왜성)'일 가능성이 높다고 캘리포니아 대학의 지오프리 마시 박사가 말했다.

워싱턴 카네기 연구소의 폴 버틀러 박사도 '이 행성은 기존의 초대형 행성 이론과 다른 가설을 제공한다. 우리는 그처럼 큰 행성이 자연적으로 생성될 것으로 기대하지 못했다'고 밝혔다.

샌디에이고에서 최근 열린 미 천문학회 모임에서도 새로운 수수께끼가 제시됐다. 이 수수께께는 지구와 15광년 거리인 물병자리 은하의 작은 태양 주위를 도는 위성 시스템과 관련돼 있다.

이 태양계의 이상한 궤도는 2개 위성이 다른 태양보다 훨씬 작은 태양의 주위를 같은 궤도를 따라 돌고 있는 사실을 보여준다.

마시 박사는 이들 두 발견에 대해 '신기하고 놀랍다'면서 우리는 그동안 다른 모든 행성의 질량과 다양성을 알고 있는 것으로 생각했었다'고 말했다.

[워싱턴=연합뉴스 joon@yonhapnews.co.kr]


다음은 초대형 행성에 관련된 글입니다.

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목성 질량보다 17배나 더 나가 또다른 형성방법 있는 것일까

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차분하게 반짝반짝 빛나는 별, 불타는 듯한 떠돌이별, 시계처럼 규칙적으로 차고 기우는 달. 밤하늘을 아름답게 수놓는 천체들은 매우 조용히 운행하는 것 같다. 그러나 겉보기와는 달리 우주는 역동적이다. 육안이 미치는 곳 너머에서는 놀라운 일이 벌어지고 있다.

그곳에서는 블랙홀이 주변 물질을 모조리 집어삼키고, 거대한 먼지·가스 구름이 뭉쳐져 새로운 별로 태어나고, 큰 은하가 주변의 조그만 은하를 잡아 먹는다. 초신성의 폭발 정도로는 천문학자의 관심을 끌지 못한다. 그러나 최근 몇가지 새로운 발견이 과학자들의 주목을 받고 있다.

어떤 발견인가.
지구에서 멀리 떨어진 곳에서 매우 특이한 행성계 두개가 발견됐다. 행성계의 발견 자체는 놀랄 만한 사건이 아니다. 1995년 이후에 발견된 행성계만 해도 50개가 넘는다. 다른 과학자의 시선을 모으려면 뭔가 색다른 것을 찾아야 한다. 제프리 마시(캘리포니아大 버클리)ㆍ폴 버틀러(카네기 연구소) 연구팀이 발견한 두 행성계가 여기에 해당한다. 그들은 지난주 미국천문학회 연례모임에서 연구 결과를 발표했다.

첫째로 그들은 뱀자리에서 행성 하나를 거느린 별을 확인했다. 이 별과 행성은 지구에서 1백23광년 거리에 있다. 그런데 주목할 만한 점은 이 행성이 지금까지 발견된 것 중 가장 크다는 사실이다. 그리고 마시와 버틀러는 행성 두개가 거의 완벽한 조화를 이루며 공전하는 행성계도 발견했다[실제로 행성을 관측한 것은 아니다. 대신 모성(母星)의 궤도가 조금씩 흔들리는 현상을 근거로 이러한 행성의 존재를 추론해냈다]. 마시는 “이 두 행성계는 독특하다. 좀 섬뜩한 기분이 든다”고 말했다.

어떤 점에서 섬뜩하다는 뜻인가.
대개 천문학자들은 자기 이론으로 설명할 수 없는 무언가를 발견하면 매우 불안해한다. 뱀자리에서 발견된 초대형 행성은 목성보다 질량이 최소 17배는 더 크다(목성은 태양계에서 질량이 가장 큰 행성이다). 버틀러는 “이것은 미스터리다. 지금까지는 자연적으로 그렇게 거대한 행성이 생기리라고는 전혀 생각하지 못했다. 아예 행성이 아닐 수도 있다”고 말했다.

기존 천문학 이론에 따르면 거대한 먼지·가스 구름이 자체 중력으로 압축될 때 별이 생성된다. 행성은 이 과정에서 남은 물질로 만들어진다. 짧은 시간 동안 이렇게 커다란 행성이 형성되는 것은 기존 이론으로는 설명하기 어렵다. 이 거대 행성은 별이 되지 못한 ‘갈색왜성’으로 분류할 수 있을 만큼 크다. 갈색왜성은 질량이 모자라 별빛을 내는 핵반응을 일으키지 못하는 천체다.

카네기 연구소의 앨런 보스는 “목성 질량의 17배나 되는 행성을 발견했다는 사실은 행성이 형성되는 다른 방법이 있다는 뜻이다. 기존 행성 형성 이론의 재고가 필요하다”고 말했다. 행성이 만들어지는 방법이 더 있다면 이번에 발견된 것과 비슷한 행성이 훨씬 많이 존재할 것이다.

조화를 이룬다는 행성계는 무엇인가.
지구에서 15광년 떨어진 ‘글리제 876’이라는 별 주변에는 두개의 행성이 공전한다. 우리는 이 두 행성의 궤도를 ‘공명궤도’라고 불렀다. 행성 하나의 공전 주기는 30일이며 다른 하나의 주기는 그 배인 60일이다. 두 행성 간의 인력으로 이러한 조화로운 공전주기가 유지된다. 목성의 위성 4개(이오·유로파·가니메데·칼리스토)의 공전주기도 아름다운 비례를 이룬다. 하지만 행성에서 이런 현상이 발견되기는 처음이다.

천문학자들이 두려워할 만한 사실이 더 있는가.
최근에 매우 거대한 천체가 발견됐다. 현재로서는 이것뿐이다.

얼마나 큰가.
지름이 약 5억광년이다. 초속 30만km의 광속으로 횡단하면 5억년이 걸린다는 얘기다.

그 괴물은 무엇이며 어디에 있는가.
은하단인 것 같다. 다시 말해 은하수나 안드로메다 같은 은하 수백, 수천개가 중력 때문에 뭉친 것이다. 이것은 사자자리 남쪽, 지구에서 65억광년 떨어진 곳에 있다.

어떤 점에서 특이한가.
멀다는 것은 빛이 도달하는 데 그만큼 오래 걸린다는 의미다. 천문학자는 이 거대 천체가 65억년 전에 낸 빛을 보고 있다. 당시 우주의 나이는 현재 우주 나이의 3분의 1에 불과하다. 우주형성의 표준 이론인 빅뱅 이론에 따를 때, 그렇게 큰 천체가 형성되기에는 시간이 부족하다. 멀리 떨어진 물질들이 상상을 초월하는 속력으로 뭉쳐야만 가능하다. 이 천체를 발견한 미국 광학천문학 관측소의 제러드 윌리거는 “당시 우주의 나이를 고려하면 중력만으로는 그 시간에 지름 5억광년의 천체가 형성될 수 없다”고 말했다.

그렇지만 이 거대 천체는 분명히 존재하지 않는가.
윌리거는 “초기 우주에서 한곳에 물질이 조금만 더 많으면 그 지점을 중심으로 순식간에 은하가 형성될 가능성도 있다”고 추측했다. 아니면 빅뱅 모델에 결함이 있는지도 모른다. 우주의 탄생과 형성 과정을 연구하는 과학자들은 빅뱅 이론을 위협하는 사례가 발견되면 매우 초조해한다. 그러나 그들도 속으로는 새로운 과제를 풀어나가는 것을 즐기고 있는 것 같다.

자료출처: 뉴스위크 한국판 제463호 (2001년 01월 24일자)

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