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- 바너드 별 주위의 작은 암석형 행성을 실제로 발견한 것은 2024년 10월. 불과 6광년 거리
- 112일간의 관찰과 3년간의 탐색 끝에 찾아내.지구 질량의 20-30%에 불과
- 네 개의 표면 온도는 섭씨 66도에서 210도 사이, 거주 불가능한 영역

지구에 가장 가까운 별 하나에 행성이 4개 있다
천문학자들은 6광년 떨어진 바너드 별 주변에서 4개의 외계 행성을 발견했다.

천문학자들이 지구에서 가장 가까운 별인 바너드 별 주위에서 4개의 외계 행성을 발견했다. 바너드 별은 지구에서 불과 6광년 떨어져 있다. 네 개의 행성은 모두 가볍고 암석으로 구성됐고, 질량은 지구 질량의 20~30%에 불과하다. 천문학자들의 보고에 따르면, 이들은 붉은 왜성을 매우 가깝고 빽빽하게 공전하고 있지만 거주하기에는 너무 뜨겁다. 우리 이웃 별 주위의 행성이 발견됨으로써 수십 년간 이어져 온 무익한 탐색이 종식되었다. 

▲ 이것은 지구에서 가장 가까운 별인 바너드별 주위를 도는 4개의 외계 행성 중 하나의 표면에서 보일 법한 모습이다. © International Gemini Observatory/ NOIRLab/NSF/AURA, P. Marenfeld

바너드 별은 지구에서 불과 6광년 떨어져 있다. 이로 인해 이 적색 왜성은 태양에 가장 가까운 단일 별로 자리 잡았다. 삼중성계인 프록시마와 알파 센타우리만이 더 가깝다. 천문학자들은 이미 프록시마 센타우리 주위에서 3개의 외계 행성을 발견했지만, 태양 질량의 0.16배에 불과한 바너드 별에 대해서는 아직 발견하지 못했다. 행성 사냥꾼들 사이에서는 적색 왜성이 이미 "흰고래"로 여겨졌는데, 그 이유는 이후 모든 행성 신호가 거짓으로 판명되었기 때문이다. 이는 2018년 슈퍼지구 후보 신호에도 적용된다. 천문학자들이 바너드 별 주위의 작은 암석형 행성을 실제로 발견한 것은 2024년 10월이 되어서였다.

© NOIRLabAstro 

 

바너드 별 주변의 4개 행성 신호

바너드 별 주위에서 더 많은 행성 발견이 있었다. 시카고 대학의 리트빅 바산트가 이끄는 천문학자들은 인근 적색 왜성 주위에서 세 개의 행성 신호를 더 발견했다. 연구진은 탐색을 위해 특수 분광기를 개발하여 하와이에 있는 제미니-보스 망원경에 설치했다. MAROON-X 기구는 먼 거리에 있는 또는 매우 작은 외계 행성이 항성 빛으로 인해 일으키는 작은 스펙트럼 변화를 포착하기 위해 특별히 설계되었다.

결과는 성공적이었다. 천문학자들은 112일간의 관찰과 3년간의 탐색 끝에 마침내 그들이 찾던 것을 발견했다. 이미 알려진 작은 암석 행성 외에도 그들은 바너드별 주위에서 세 개의 다른 외계 행성을 발견했다. 즉, 지구에 가장 가까운 별 하나에 네 개의 동반 행성이 있다는 뜻이다. "이것은 정말 흥미로운 발견이다. 왜냐하면 바너드 별은 우리의 가장 가까운 이웃이지만 우리는 그것에 대해 거의 알지 못하기 때문이다"고 바산트는 말했다. 동시에 이번 발견은 행성 탐색의 민감성에 있어서 획기적인 진전을 의미한다.

빛의 지하세계 4중주

천문학자들은 바너드 별 주위의 네 행성은 모두 지구보다 훨씬 작고 가벼우며, 질량은 지구 질량의 0.19~0.34배라고 보고했다. 이것들은 아마도 작은 암석 행성일 것이다. 연구팀은 네 번째이자 가장 바깥쪽에 있는 행성인 바너드 별 e가 실제로 시선속도 기준으로 지금까지 발견된 가장 가벼운 외계 행성 중 하나라고 밝혔다. 따라서 이 행성은 이전에 가장 가벼운 행성으로 기록되었던 프록시마 센타우리 주변의 가장 안쪽 행성을 대체하게 된다. 

▲ 바너드별은 뱀주인자리에서 6광년 떨어진 곳에 위치해 있//습니다. © Stellarium

새로 발견된 4개의 행성은 아마도 거주 가능하지 않은 준지구로 구성되어 있다. 네 개의 행성 모두 적색 왜성을 공전하고 있으며, 거주 가능 영역에 들어가기에는 너무 안쪽에 있다. 천문학자들은 "바너드 별의 거주 가능 영역은 10일에서 42일의 궤도 주기에 해당하지만, 네 행성 모두 별에 더 가깝다"고 보고했다. 그들의 추정에 따르면, 네 개의 표면 온도는 섭씨 66도에서 210도 사이다.

매우 밀도가 높은 구성의 행성계

이 4개의 외계 행성의 특이한 점은 서로 간의 거리가 짧다는 것이다. 이들은 항성에 매우 가까이 공전하고, 서로 가까운 궤도에서 공전한다. 가장 안쪽의 행성은 공전하는 데 2.3일이 걸리고, 가장 바깥쪽의 행성은 공전하는 데 6.7일이 걸리며 나머지 두 행성은 그 사이에 있다. "이 놀랍도록 컴팩트한 구성은 그러한 시스템이 과연 안정적일 수 있는지에 대한 의문을 제기한다"고 Basant와 그의 동료들은 썼다.

이유:
행성이 서로 일정 거리보다 가까울 때, 행성들 사이에 강한 중력적 상호작용이 발생한다. 이로 인해 그들은 비교적 빨리 진로를 잃게 된다. 바너드 별의 경우, 행성 궤도가 너무 가까워서 궤도의 이심률이 조금만 커져도 수백 년 안에 그 체계가 파괴될 것이다. 하지만 천문학자들이 발견한 바에 따르면, 네 개의 외계 행성은 모두 완벽하게 균형 잡힌 중심 궤도를 따른다. 연구팀은 "이것은 아마도 이 행성계의 동적 안정성에 기여할 것"이라고 말했다.

불행히도 분광 정보 얻기 어려워

천문학자들은 바너드 별 주위의 4개 행성에 대해 곧 더 많은 것을 알아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 하지만 쉽지 않을 수도 있다. 이는 외계 행성이 적색 왜성을 공전하는 방식이 우리의 관점에서 볼 때 적색 왜성 앞을 직접 지나가지 않기 때문이다. 즉, 천문학자들은 행성 대기의 구성을 밝혀낼 수 있는 분광 정보를 얻을 수 없다.

그런데도 가능성은 아직 있다. 나아가, 스펙트럼 이동을 더욱 정밀하게 측정하면 바너드 별 주변의 4개 행성에 관한 더욱 정확한 데이터를 얻을 수 있다. 또한 이번 탐지는 현재의 계측기가 행성 수준의 가벼운 물체도 탐지할 수 있을 만큼 정밀하다는 것을 보여준다. (Astrophysical Journal Letters, 2025; doi: 10.3847/2041-8213/adb8d5)
출처: University of Chicago, NOIRLab

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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