제임스웹, 첫 외계행성 발견

제임스웹, 첫 외계행성 발견…33년간 직접관측 2% 미만 [아하! 우주]

윤태희2025. 6. 26. 11:25

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[서울신문 나우뉴스]111광년 거리 준목성급 외계행성
초기 행성 형성 과정 단서 제공
별빛 가려주는 코로나그래프 사용
직접 관측 외계행성 전체 2% 미만

제임스 웹 우주망원경이 발견한 첫 외계행성 ‘TWA 7B’(CC #1)와 주변. 사진은 유럽남방천문대(ESO) 초거대망원경(VLT)과 웹 망원경으로 촬영한 111광년 밖의 어린별 ‘TWA 7’과 주변 원시행성원반을 합친 것. 출처=로이터 연합뉴스

미국 항공우주국(NASA)의 제임스 웹 우주 망원경이 111광년 떨어져 있는 태양 절반 크기의 어린별 주위 원시행성원반 속에서 준목성급 가스형 외계행성을 직접 발견했다.

프랑스 국립과학연구원(CNRS) 파리천문대 안-마리 라그랑주 박사팀은 26일 과학저널 네이처에서 웹 망원경이 어린별 ‘TWA 7’ 주위 원시행성원반 속에서 새로운 외계행성을 포착했다고 밝혔다.

연구팀은 TWA 7B라고 이름 붙인 이 행성이 웹 망원경으로 발견한 첫 번째 외계행성이라면서 이번 발견이 원시행성원반에서 초기 행성의 형성 과정에 대한 단서를 제공하리라 본다고 말했다.

 

행성은 새로 형성된 별 주위에서 발견되는 먼지와 가스로 이뤄진 원시행성원반에서 물질들이 뭉쳐 형성된다고 알려져 있으며, 원시행성원반은 목성 고리처럼 물질이 흩어져 있는 고리와 그 사이에 틈 구조로 돼 있다.

연구팀은 이런 고리와 틈 구조는 주변 물질을 밀어내거나 정렬시키는 중력을 가졌지만 보이지 않는 소위 ‘양치기 행성’(shepherd planet)의 존재를 암시한다고 여겨지지만 이런 행성을 직접 관측하기는 어려웠다고 지적했다.

이들은 이 연구에서 TWA 7 주위에 있는 고리 3개를 가진 원시행성원반에서 행성을 찾고자 기존 허블 우주망원경보다 성능이 100배 뛰어나고 현존 우주망원경 중 최고 성능이라고 평가받는 웹 망원경을 사용했다.

TWA 7은 지구에서 111광년 떨어진 아주 젊은 별 집단인 ‘TW 히드라 성협’에 있는 별로, 질량은 태양의 46% 수준이며 나이는 약 640만년으로 추정된다. 1광년은 빛이 초속 30만㎞의 속도로 1년 동안 가는 거리로 약 9조 4600억 ㎞에 해당한다.

외계행성 TWA 7b의 고대비 코로나그래프 이미지. 출처=NASA ESA CSA

연구팀은 웹 망원경에 탑재된 중적외선 관측장비(MIRI)에 별의 빛을 가려 주변 천체들을 볼 수 있게 해주는 코로나그래프를 장착해 관측하는 방법으로 원시행성원반 고리 속에 있는 이번 행성을 발견했다.

원시행성원반 속에 새로 형성된 행성들은 아직 뜨거워서 오래된 행성들보다 더 밝게 보이고, 질량이 작은 행성은 원칙적으로 중적외선 영역에서 더 쉽게 탐지되기에 웹 망원경은 이 영역에서 독보적인 관측 성능을 보인다고 연구팀은 설명했다.

 

새로 발견된 행성은 목성보다는 작고 해왕성보다는 큰 준목성급 행성으로 질량은 목성의 0.3배로 추정되며, 모항성을 52천문단위(AU ·1AU는 지구와 태양 간 거리로 약 1억5000만㎞) 떨어진 궤도에서 공전하는 것으로 나타났다.

이 행성의 질량과 궤도 특성은 이 천체가 원시행성원반의 첫 번째 고리와 두 번째 고리 사이에서 형성될 때 갖게 되는 특성과 일치한다고 나타났다.

연구팀은 이번 행성은 질량이 목성의 30% 수준으로 지금까지 영상으로 포착된 외계행성 중 가장 작다며 이는 더 작은 외계행성을 영상화하는 연구의 새로운 진전이며 지구에 더 가까운 외계행성을 찾는 데 한 걸음 더 다가갔음을 의미한다고 말했다.

지금까지 발견된 외계행성은 5988개다. 출처=외계행성 백과사전

지금까지 발견된 외계행성은 6000개에 달한다. 1992년 4월 최초의 외계행성 2개가 발견되고 나서 33년이 지났는데 현재 기준으로 외계행성 5988개가 발견됐다. 이는 파리 천문대에서 만든 천문학 웹사이트 ‘외계행성 백과사전’의 대화형 외계행성 카탈로그에서 확인할 수 있다.

그러나 이 중 대부분은 행성이 모항성 앞을 지날 때 별빛이 약간 어두워지는 현상을 관측하는 이른바 ‘트랜짓’과 같은 간접적인 방법으로 확인한 것이다.

이 중 웹 망원경이 새로 발견한 외계행성과 같이 직접 관측한 외계행성은 전체의 2%도 채 되지 않는다고 로이터 통신은 짚었다.

윤태희 기자