우주항공청(이하 ‘우주청’)은 한국천문연구원(이하 ‘천문연’)이 참여한 국제 공동연구진이 외계행성탐색시스템(이하 KMTNet: Korea Microlensing Telescope Network) 관측자료를 활용하여 토성보다 먼 궤도로 공전하는 장주기 슈퍼지구 외계행성을 발견했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 4월 25일 사이언스지에 게재되었다.
※슈퍼지구 : 지구처럼 암석으로 이루어져 있지만, 질량이 지구 질량의 약 1배~10배 사이인 행성
※외계행성 : 태양이 아닌 다른 별(모성) 주위를 공전하는 행성
※장주기 외계행성 : 공전주기가 1년 이상인 외계행성
이번에 발견된 외계행성 ‘OGLE-2016-BLG-0007Lb’은 지구 질량의 1.3배 정도 되는 슈퍼지구 행성이다. 이 행성은 태양 질량의 0.6배에 해당하는 모성으로부터 약 15억km 떨어진 거리(태양-지구 거리의 약 10배)에 위치하며, 지구로부터 약 1만 4천 광년 떨어져 있다. 지금까지 발견된 장주기 슈퍼지구 중 가장 작은 질량을 가지고 있으며, 모성과 행성 사이의 거리가 가장 먼 행성으로, 공전주기는 약 40년 정도로 추정된다.
공동연구진은 KMTNet을 활용해 기존 관측시스템으로는 발견이 어려웠던 다수의 장주기 슈퍼지구를 발견했으며, 이를 통해 지구형 행성과 목성형 행성을 아우르는 장주기 외계행성 표본을 구축했다. 2016년부터 2019년까지 발견된 63개의 외계행성 표본을 기반으로 통계적인 빈도수를 계산한 결과, 행성의 빈도수 분포가 슈퍼지구 행성과 목성형 행성에 대응하는 쌍봉 분포를 이루고 있음을 확인했다. 통계적으로 100개의 별 중 슈퍼지구는 약 35개, 목성형 행성은 약 12개로 계산되었으며, 이는 이론적으로 예측된 대로 지구형 행성과 목성형 행성이 서로 다른 과정을 거쳐 형성됐음을 보여준다. 또한, 우주에는 장주기 외계행성 중 지구형 행성이 더 많다는 것을 의미한다.
행성은 일반적으로 지구형(암석형) 행성과 목성형(가스형) 행성으로 분류되며, 이들은 서로 다른 과정을 거쳐 형성된다. 장주기 지구형 행성과 목성형 행성이 다른 과정을 거쳐 형성된다면, 이들의 빈도수 분포는 이른바 쌍봉 분포를 따를 것으로 예상되었지만, 이를 뒷받침하는 관측적 증거는 그동안 발견되지 않았다. 또한, 기존 연구결과에 따르면 장주기 외계행성 중 많은 행성이 지구형 행성일 것이라 예측되었으나, 실제로는 대부분 목성형 행성이 발견되었다. 이러한 관측과 이론 간의 불일치는 천문학자들이 해결해야 할 중요한 숙제로 남아 있었다.
현재까지 외계행성 발견을 위해 다양한 관측 방법들이 고안되었으며, 이들 방법은 발견되는 외계행성의 특성이 서로 달라 상호 보완적인 관계를 형성하고 있다. 천문연이 개발해 운영 중인 KMTNet은 미시중력렌즈 방법을 이용해 장주기 외계행성을 발견하는 데 특화된 시스템이다. 현재까지 학계에서 미시중력렌즈 방법을 이용해 발견한 외계행성은 약 300여 개에 달하며, 그 중 KMTNet 가동 이후 직접 발견한 외계행성은 총 227개에 이른다.
========================
□ 행성의 형성 이론
행성은 일반적으로 지구형(암석형) 행성과 목성형(가스형) 행성으로 분류되며, 이들은 서로 다른 형성 과정을 거친다. 지구형 행성은 원시행성원반 내의 물질들이 뭉치면서 행성의 핵이 형성되고, 이후 중심핵이 주변 물질을 포획하는 핵 강착(core accretion) 과정을 거쳐 형성된다. 반면 목성형(가스형) 행성은 중심핵이 임계질량(약 10 지구질량)보다 커지면, 주변의 가스들이 폭발적으로 포획되는 추가적인 과정을 통해 형성된다. 만약 중심핵 주변의 가스가 충분히 풍부하지 않을 경우에는, 해왕성과 같은 거대 얼음 행성이 형성된다. 또 다른 이론에 따르면, 원시행성원반이 무거울 경우 자체 중력으로 불안정해진 원반이 쪼개지고 축소되는 과정에서 목성형 행성이 탄생한다고 설명된다.
□ 외계행성탐색시스템(KMTNet, Korea Microlensing Telescope Network)
KMTNet은 2009년 한국천문연구원의 주요사업으로 개발이 시작된 외계행성탐색 전용 망원경 시스템이다. 이 시스템은 지구와 비슷한 환경을 가지고 있어서 생명체 존재 가능성이 있는 외계행성을 찾기 위해 개발되었으며, 지난 2015년 5월에 남반구의 칠레 CTIO(Cerro Tololo Inter-American Observatory), 남아공 SAAO(South African Astronomical Observatory), 호주 SSO(Siding Spring Observatory) 천문대에 구축되었다. KMTNet은 미시중력렌즈 현상을 이용한 외계행성 탐색에 최적화된 시스템으로, 수개월 간의 시험 관측을 거쳐 2015년 10월 2일 본격적으로 가동을 시작했다.
남반구에 위치한 3개 천문대는 경도상으로 약 120도(또는, 각 지역 표준시로 8시간) 정도 차이가 나므로, 칠레 관측소에서 관측이 끝날 즈음에는 호주에서 관측이 시작되고, 호주 관측이 끝날 즈음에는 남아공 관측소에서 이어서 관측이 진행된다. 이로 인해 KMTNet은 24시간 연속 관측이 가능한 세계 최초의 외계행성 탐색시스템으로, 시간대 차이를 활용한 효율적인 관측이 가능하다.
* 출처 : 우주항공청 누리집
'우주와 위성' 카테고리의 다른 글
| 우주항공청, 성층권 드론 저고도 비행시험 성공(4.28) (0) | 2025.04.29 |
|---|---|
| 우리나라, 저궤도 위성통신 시스템 개발 추진(4.27) (0) | 2025.04.29 |
| 허블망원경, 35년('90.4.24)의 하늘의 눈이며 우주 천문대 역할 수행 (0) | 2025.04.24 |
| 중국, 유인 우주선 '선저우-20호' 발사 성공(4.24) (0) | 2025.04.24 |
| 우리나라, 정찰위성 4호기 발사 성공(4.22) (0) | 2025.04.24 |