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하늘에 태양 두 개 뜨는 '타투인' 행성 형성 과정 규명

송고시간2021-07-28 16:36

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영화 '스타워즈'에서 주인공 루크가 살았던 타투인(Tatooine) 행성에는 두 개의 태양이 뜬다.

이런 쌍성계 행성이 어떤 과정을 거쳐 형성되는지는 외톨이 별을 도는 행성과 달리 제대로 규명되지 못했다.

케임브리지대학에 따르면 이 대학 응용수학·이론물리학과의 로먼 라피코프 박사가 이끄는 연구팀은 태양계와 가장 가까운 '알파 센타우리'처럼 작은 동반 별이 큰 별을 약 100년주기로 도는 쌍성계를 사례로 한 쌍성계의 행성 형성 모델을 개발해 '천문학 및 천체물리학'(Astronomy and Astrophysics)에 발표했다.

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동반별 가진 쌍성계 외계행성 형성 보여주는 모델 개발

알파 센타우리 B를 공전하는 행성 상상도
알파 센타우리 B를 공전하는 행성 상상도

[ESO/L. Calcada/Nick Risinger 제공/ 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 영화 '스타워즈'에서 주인공 루크가 살았던 타투인(Tatooine) 행성에는 두 개의 태양이 뜬다. 행성이 쌍성계의 별을 공전해 빚어진 현상인데, 실제 우주에서도 타투인같은 쌍성계 행성들이 발견되고 있다.

하지만 이런 쌍성계 행성이 어떤 과정을 거쳐 형성되는지는 외톨이 별을 도는 행성과 달리 제대로 규명되지 못했다.

지구처럼 하나의 별을 공전하는 행성의 경우 젊은 별 주변의 원시행성계 원반에서 가스와 먼지 입자가 뭉쳐 미행성(微行星)이 되고 이들이 서로 충돌하며 합체돼 점점 커지는 것으로 알려져 있다. 이런 과정이 짧게 끝나면 지구와 같은 암석형 형성이 되고, 계속 덩치가 커지며 중력으로 가스를 끌어모을 수 있을 정도가 되면 목성과 같은 대형 가스형 행성으로 이어진다는 가설이 정립돼 있다.

그러나 쌍성계에서는 작은 별의 중력이 교반기처럼 큰 별 주변의 원시행성계 원반을 흩트려 놓아 미행성이 빠른 속도로 충돌하면서 덩치가 커지지 않고 오히려 부서져 행성이 형성되기 어려운 조건에 놓이는 것으로 추정돼 왔다.

이 때문에 성간을 떠도는 행성이 쌍성계 별의 중력에 붙잡힌 것이라는 가설까지 제기되기도 했는데, 영국 케임브리지대학교와 독일 막스 플랑크 외계 물리학 연구소의 연구진이 지금까지 모델 중 가장 현실적인 쌍성계 행성 형성 모델을 개발해 관련된 의문을 풀 수 있을지 주목된다.

케임브리지대학에 따르면 이 대학 응용수학·이론물리학과의 로먼 라피코프 박사가 이끄는 연구팀은 태양계와 가장 가까운 '알파 센타우리'처럼 작은 동반 별이 큰 별을 약 100년주기로 도는 쌍성계를 사례로 한 쌍성계의 행성 형성 모델을 개발해 '천문학 및 천체물리학'(Astronomy and Astrophysics)에 발표했다.

연구팀은 이 쌍성계가 태양계로 따지면 천왕성이 있는 곳에 작은 동반별이 자리한 셈이라면서, 이런 쌍성계에서 미행성이 부서지지 않고 뭉쳐 행성을 형성되려면 미행성이 적어도 지름 10㎞ 이상 되어야 하고, 수소와 헬륨 등의 가스와 먼지, 얼음 알갱이 등으로 된 원시행성계 원반은 불규칙한 곳 없이 상대적으로 안정된 원형 상태를 유지해야 하는 것으로 제시했다.

이런 조건만 갖춘다면 원반 내에서 미행성의 속도가 느려지는 부분이 생겨 서로 충돌해도 부서지지 않고 합체하는 것으로 나타났다.

연구팀은 원반 내에서 물체를 잡아끄는 '가스 드래그'(gas drag)가 미행성의 속도를 줄이는 것에 더해 원반 자체의 중력이 미행성의 속도를 극적으로 줄여놓는 것을 반영한 모델을 통해 쌍성계 동반별의 중력 교란(섭동)에도 행성이 형성될 될 수 있다는 점을 보여줬다.

연구팀은 이 모델이 쌍성계 주변에서의 행성 형성 이론에 대한 중요한 통찰력을 제공해 주는 것으로 제시하면서, 타투인처럼 두 개의 별을 도는 쌍성계 행성의 기원을 설명하는 데도 활용될 수 있다고 했다.

eomns@yna.co.kr

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