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- 가장 가까운 항성 이웃인 프록시마 센타우리는 4광년 떨어져 있으며 3개의 행성 갖고 있다.
- Barnard의 별 주위를 가까운 궤도에서 공전하는 네 개의 다른 행성 후보 식별
- Barnard b라는 이름의 외계 행성은 아마도 암석 행성일 것, 지구보다 무겁다
- 태양으로부터 6광년 이내에 7개의 작은 암석 행성이 있을 것

두 번째로 가까운 외계 항성이 행성을 갖고 있다!
천문학자들은 바너드 별 주변에서 암석 행성과 3개의 행성 후보를 발견했다.

천문학자들은 태양에 가장 가까운 단일 별인 바너드 별(Barnard's Star) 주위에서 단 6광년 떨어진 외계 행성을 발견했다. 이 적색왜성은 지구 질량의 약 1/3을 차지하는 작은 암석 행성의 궤도를 돌고 있다. 이 적색왜성 주위에는 다른 세 개의 행성이 있다는 징후도 있다. 그러나 팀은 2018년에 이 별 주위의 넓은 궤도에서 가정된 슈퍼지구를 반박했다. 그 신호는 별 활동에 의해서만 시뮬레이션되었다. 

▲ 버나드 별은 우리로부터 약 6광년 떨어져 있다. 천문학자들은 이 행성에 적어도 하나의 암석 행성이 있을 수 있다고 발견했다. © ESO/M. Kornmesser

우리 태양계 바로 근처에는 특히 많은 수의 적색왜성이 있으며, 천문학자들은 이미 그중 많은 외계 행성을 발견했다. 우리와 가장 가까운 항성 이웃인 프록시마 센타우리(Proxima Centauri)는 4광년 떨어져 있으며 3개의 행성을 가지고 있다. 그들은 우리의 가장 가까운 외계 행성 이웃이다. 불과 12광년 거리에 있는 티어가든 별(Teergardens Star)도 지구 크기만한 두 개의 위성에 의해 궤도를 돌고 있다. 또한 약 40광년 떨어진 별 TRAPPIST-1 주위에는 지구와 유사한 7개의 암석 행성이 있다.

Barnard 's Star 주변의 행성 검색

하지만 지금까지 한 가지 공백이 있었다. 바로 바너드의 별이었다. 이 적색왜성은 우리로부터 약 6광년 떨어져 있으므로 태양에 가장 가까운 개별 별이다. 삼중계 프록시마-/알파-센타우리만이 더 가깝다. 2018년에 천문학자들은 바너드 별에서 빛 스펙트럼의 주기적인 변화를 발견했는데, 이를 궤도 주기가 약 233일인 슈퍼지구의 신호로 해석했다. 그러나 추가 관찰에서는 이러한 발견을 명확하게 확인할 수 없었다.

▲ 이들은 우리 이웃 별들이다. Barnard 's Star는 두 번째로 가까운 항성계이자 우리에게 가장 가까운 개별 항성이다. © EEC/Science-Wave, Guillem Ramisa

이것이 바로 카나리아 제도 천체물리학 연구소의 Jonay González Hernández가 이끄는 팀이 이제 Barnard의 별을 자세히 관찰한 이유다. 이를 위해 그들은 유럽 남부 천문대(European Southern Observatory)의 VLT(Very Large Telescope)의 고해상도 ESPRESSO 분광기와 다른 두 개의 분광기를 사용해 ai 2019부터 2023년 7월 사이에 근처 적색왜성을 관찰했다. 그들은 이를 사용해 행성에 대한 중력의 영향을 나타내는 별의 빛 스펙트럼의 특징적인 변화를 검색했다.

작은 바위 행성 – 그리고 다른 후보 세 명

천문학자들은 실제로 그들이 찾고 있던 것을 발견했다. 그들은 Barnard의 별 주위를 가까운 궤도에서 공전하는 네 개의 다른 행성 후보를 식별했다. 지금까지 가장 명확한 신호는 3.15일의 복귀 기간을 나타냈으며 세 가지 분광기 모두에서 볼 수 있었다. González Hernández와 그의 팀은 "우리는 이 신호를 행성의 신호로 명확하게 분류했다"고 썼다.

Barnard b라는 이름의 외계 행성은 아마도 암석 행성일 것이며 천문학자들이 판단한 바에 따르면 지구보다 무겁다. "Barnard b는 질량이 가장 낮은 외계 행성 중 하나이며 질량이 지구보다 작은 몇 안 되는 외계 행성 중 하나다"고 González Hernández는 말했다. 이 작은 암석 행성은 불과 0.019 천문 단위 거리에서 적색왜성을 공전하고 있는데, 이는 수성에서 태양까지의 거리의 20분의 1에 해당한다.

그러나 이 작은 암석 행성은 아마도 생명 친화적이지 않을 것이다. 바너드 별의 거주 가능 구역에 있기에는 너무 멀리 공전하고 있기 때문이다. 천문학자들은 Barnard b의 평균 표면 온도가 약 섭씨 125도라고 추정했다. 따라서 물은 증발할 것이다.

슈퍼지구의 흔적 없어

2018년 가정된 바너드별 주변의 슈퍼지구 탐색 역시 상대적으로 명확했다. 집중적인 확인에도 불구하고 곤살레스 에르난데스와 그의 동료들은 이 행성에서 신호를 찾을 수 없었다. 천문학자들은 “에스프레소 방사형 속도 데이터의 품질을 통해 그러한 행성에서 오는 강한 신호를 명확하게 감지할 수 있었어야 했다”고 설명했다. 그러나 그것은 사실이 아니었다. 이전에 감지된 스펙트럼 변화는 팀이 판단한 대로 별의 반복적인 폭발로 인한 것이다.

<© European Southern Observatory (ESO)>

크고 차가운 슈퍼지구 대신 태양에 가장 가까운 우주의 단일 별에는 최소한 하나의 작고 따뜻한 행성과 심지어 세 개의 다른 암석 행성이 있을 수 있다. 이들은 2.34일, 4.12일, 6.74일의 궤도주기로 적색왜성을 공전할 수 있다. 그러나 천문학자들은 아직 바너드 별 주변의 다른 행성 후보를 명확하게 확인할 수 없었다. 최종 증거는 아직 빠져있다.

González Hernández와 그의 동료들은 “Barnard의 별 주변에 이렇게 작은 4개의 행성계가 존재하는지 확인하려면 더 많은 ESPESSO 관측이 필요하다”고 설명했다.

이웃 행성의 수가 늘어나고 있다

천문학자들은 현재 칠레에서 건설 중인 초거대 망원경(ELT)과 같은 미래의 대형 망원경을 통해 이러한 행성을 더 쉽게 탐지할 수 있기를 바라고 있다. 이번 발견이 확인된다면 태양으로부터 6광년 이내에 7개의 작은 암석 행성이 있을 것이다. 프록시마 센타우리 주위에는 3개, 바너드 별 주위에는 4개가 있을 것이다.
(Astronomy and Astrophysics, 2024; doi: 10.1051/0004-6361/202451311)
출처: Astronomy and Astrophysics, European Southern Observatory (ESO)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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