행성 2개가 같은 궤도를…트로이목마 행성

국제천문학자팀이 칠레 사막에 위치한 알마망원경을 이용해 400광년 떨어진 젊은 별계를 관측하던 중 같은 궤도를 따라 행성을 쫓는 데브리 클라우드(Debris Cloud) 그러니까 구름 모양으로 정리된 우주 쓰레기를 발견했다.

이 파편은 행성 탄생 혹은 이미 존재하는 행성 잔해와 같은 것으로 보인다. 이 발견은 동일 궤도를 공유하는 행성 2개 존재를 보여주는 첫 사례가 될 수 있다. 천체물리학국제학술지(Astronomy & Astrophysics)에 게재한 논문에서 연구팀은 이를 트로이 목마 행성 관측으로 중요한 증거가 될지 모른다고 주장하고 있다. 이 우주에서 트로이 목마는 별이 같은 궤도를 공유하는 천체를 의미한다.

지구를 포함한 태양계에는 같은 트로이 목마인 트로야 소행성군이 존재하는 것으로 알려져 있다. 태양을 중심으로 하는 목성을 선도하거나 그 뒤를 쫓는 동일 궤도상 수천 개 소행성이 바로 트로야 소행성군이다.

다시 말해 트로이 목마 행성이란 소행성 등이 아니라 행성 2개가 같은 궤도를 공유하고 있다고 할 수 있다. 이번 관측은 이 증거가 될 가능성이 있다. 연구팀은 태양계 밖에 존재하는 트로이 목마 행성 존재는 지금까지 유니콘 같은 것이었다며 태양계 밖에선 관측되지 않았던 게 400광년 앞 별계에서 발견된 점도 이번 관측에 있어서 중요한 점이었다고 밝혔다.

이번 관측된 건 PDS 70이라는 항성을 중심으로 한 별계로 PSD 70b와 PDS 70c라는 목성을 닮은 거대한 행성이 주위를 둘러싸고 있다. 연구팀은 칠레 북부 아타카마 사막에 위치한 알마망원경이 수집한 아카이브 데이터를 분석해 이 PDS 70b와 동일 궤도 위를 둘러싼 데브리 클라우드를 발견했다.

알마망원경이 촬영한 이미지를 보면 가운데에 위치한 노란 원은 궤도, 이 궤도에 노란색 실선 원으로 표시되는 게 행성 PDS 70b다. 같은 궤도상에 또 하나 별계가 존재하고 있는 걸 알 수 있다. 트로야 소행성군 같은 트로이 목마는 라그랑주존이라고 불리는 확장 영역 2개 내에 존재한다. 이 영역은 별과 행성 중력 인계 조합에 의해 물질을 보충하고 있다.

이전에 PDS 70b 궤도에서 영역을 관찰한 뒤 연구팀은 이 중 하나에서 약한 신호를 관찰하는데 성공했다. 이 신호는 달 2배 질량을 갖는 데브리 클라우드가 같은 중심을 갖는 궤도 위를 돌고 있다는 걸 보여줬다. 목성처럼 행성이 많은 소행성과 같은 궤도를 공유하는 건 상상할 수 있지만 행성이 같은 궤도를 공유할 수 있다는 건 놀라운 일이라는 설명이다.

이 연구를 지원하는 팀은 2026년경 알마망원경을 이용해 다시 관측한다는 것. 이 때 PDS 70b와 데브리 클라우드가 이 궤도를 따라 동기화되도록 이동하고 있는지 그리고 이들이 실제로 얼마나 밀접하게 있는지 조사할 예정이라고 한다.

연구팀은 다음 단계로 2026년까지 기다려야 하지만 실제로 같은 궤도를 공유하고 이동하고 있는 걸 확인할 수 있다면 행성 2개가 같은 궤도를 공유하고 있는 것과 트로이 목마 행성이 태양계 밖에 존재한다는 2가지를 증명하는 진보가 될 것이라고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.