천문학자가 발견한 존재하지 않을 행성?

지금까지는 행성이 존재하지 않을 것으로 여겨지던 곳에 태양계 외 행성이 존재하는 게 밝혀졌다. 태양계 행성을 탐험하는 건 천문학에서 가장 빠르게 성장하는 분야 중 하나이며 지난 수십 년 동안 인류는 5,000개 이상 태양계 외행성을 발견했다. 현재 천문학자는 은하계에는 항성 하나에 적어도 하나 이상 행성이 존재한다고 추정하고 있다.

현재 천문학 내 많은 연구 활동은 생명이 존재할 수 있는 지구와 같은 행성 탐지를 목표로 한다. 이런 노력은 태양과 같은 항성을 발견하는 것에 초점을 맞춘 것. 이유는 항성에는 반드시 행성이 존재한다고 여겨지기 때문이다. 실제로 지금까지 발견되어 온 태양계 외행성 90% 이상이 항성 주변에서 검출되고 있다. 이런 태양계외 행성을 탐색해온 연구팀이 태양 수십억 년 후 닮은 항성을 조사해 주변에는 원래 존재하지 않았을 행성이 발견됐다고 학술지 네이처에 보고했다.

인간처럼 별도 시간이 지나면서 변한다. 별이 핵 수소를 모두 소모하면 별이 식을수록 핵이 축소되고 껍질이 팽창한다. 이는 적색거성이라고 불리는 단계로 별 원래 크기 100배 이상으로 팽창하는 경우도 있다고 한다. 태양이 적색거성이 되는 건 50억 년 후지만 이 사태가 일어나면 태양은 수성, 금성, 지구를 삼키게 될 것으로 추정되고 있다.

이후 항성 핵이 헬륨 융합을 시작하기에 충분한 온도가 되면 별은 원래 크기 10배까지 줄고 이후 수천만 년에 걸쳐 안정적으로 연소를 계속하게 된다고 한다. 작은곰자리 8(8 UMi, 8 Ursae Minoris)이라고 불리는 항성을 주회하는 태양계 외행성 중 하나가 외계행성 8 UMi b(8 Ursae Minoris b)다. 이 행성은 목성과 거의 같은 질량을 가지면서 항성과의 거리가 지구와 태양간 거리 절반 밖에 안 된다.

미항공우주국 나사(NASA) 우주망원경인 TESS를 이용해 수집된 외계행성 8 UMi b 최신 데이터를 분석한 결과 적색거성인 외계행성 8 UMi b는 이미 핵으로 헬륨 연소를 시작하고 잇다는 게 분명하다. 핵에서 헬륨이 연소하는 건 별 내부 음파를 분석하는 성진학을 응용해 확인된다.

외계행성 8 UMi b에서 헬륨이 연소하고 있다는 건 항성 사이클을 고려하면 외계행성 8 UMi b 과거 모습은 현재보다 큰 것이었다는 게 된다. 외계행성 8 UMi b가 현재보다 큰 모습이었다면 상당히 가까이에 존재하는 외계행성 8 UMi b가 삼켜버릴 정도로 큰 크기였을 것이다. 다시 말해 외계행성 8 UMi b는 존재하지 않을 행성이라는 것.

외계행성 8 UMi b에 대해 생각할 수 있는 설 중 하나는 외계행성 8 UMi b가 한때는 연성이었다는 것이다. 또 다른 설은 외계행성 8 UMi b가 비교적 최근에 태어난지 얼마 안 된 행성이라는 것이다. 다시 말해 외계행성 8 UMi가 헬륨을 연소해 축소한 뒤 탄생한 게 외계행성 8 UMi b라는 설이다. 어떤 설이 옳을지 알 수 없지만 헬륨을 연소시키는 붉은 거성을 주회하는 행성이 존재한다는 사실은 자연이 인류가 예기치 않은 방식으로 행성을 찾는 경우가 있다는 걸 보여준다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.