목성 11배 크기 태양계 외 행성 발견했다

폴란드 천문학팀이 목성보다 11배 이상 질량을 가진 태양계 외 행성 그러니까 태양 이외 항성 주위를 공전하는 행성을 발견했다. 이는 알려진 계외 행성 중 가장 큰 질량이다.

발견된 천체는 표면 온도가 영하 100도 이하로 저온이며 목성보다 질량이 커서 콜드 슈퍼 주피터로 분류된다. 이 계외 행성과 그게 속한 항성계 특징은 지난 8월 발행된 학술지(Astronomy & Astrophysics)에 게재됐다.

폴란드 니콜라우스 코페르니쿠스 대학 연구팀 논문에 따르면 이 계외 행성은 우리 태양에서 300광년 조금 넘는 거리에 있는 큰곰자리를 구성하는 HD 118203를 주성으로 한다. HD 118203은 태양에 비해 20% 질량이 많고 크기는 2배지만 나이는 54억 년 전후로 46억 년인 태양보다 더 나이가 들어 보인다.

같은 항성계에서 2005년, 미항공우주국 나사(NASA) TESS가 지구 2배 크기 핫 주피터 HD 118203 b를 발견했었다. 하지만 도플러 관측을 통해 그게 끝이 아니라 다른 행성이 있을 가능성이 제시됐다고 연구팀은 밝히고 있다. 따라서 곧바로 이 행성계를 관측 프로그램에 포함시켰다는 것.

연구팀은 TESS 데이터에 더해 스페인 카나리아 제도에 있는 갈릴레오 국립 망원경 데이터와 미국 텍사스주에 있는 호비-에벌리 망원경 데이터를 종합해 분석했다. 그 결과 HD 118203 b와는 별개 천체가 HD 118203을 공전하고 있는 걸 발견할 수 있었다. 주성이 너무 밝아서 행성 자체는 보이지 않았지만 관측팀은 시선 속도 데이터를 사용해 HD 118203 밝기 중 미세한 변화로부터 행성 HD 118203 c 존재를 파악할 수 있었다.

흥미롭게도 HD 118203 두 행성이 주성을 1바퀴 도는 데 걸리는 시간은 크게 다르다. 2005년 발견된 핫 주피터 HD 118203 b 공전 주기는 단 6.1일인 반면 이번에 발견된 콜드 슈퍼 주피터 HD 118203 c 공전 주기는 14년이나 된다.

참고로 HD 118203 c는 질량은 알려진 계외 행성 중 가장 큰 규모지만 직경이 가장 큰 규모 계외 행성은 지구에서 1,430광년 떨어진 헤라클레스자리에 있는 TrES-4b라는 천체다. TrES-4b는 직경이 23만km로 직경이 14만km인 목성보다 크지만 질량은 목성보다 조금 적어 밀도가 낮은 게 특징이다. 반대로 HD 119203 c 직경은 목성 1.1배 정도로 추정되므로 밀도는 목성보다 상당히 높다.

참고로 계외 행성보다 질량이 큰 천체는 갈색 왜성으로 분류되며 국제천문학연맹에 의해 목성 13배로 정해져 있지만 실제로는 조금 모호하다. 이 경계에 가까운 천체로는 다른 목성 12배 계외 행성인 뱀주인자리 베타별 b 등이 있는 반면 목성 11.5배밖에 안 되는데도 갈색 왜성일 수도 있다고 여겨지는 OTS 44 같은 천체도 있다. 관측 기술이 발전하면서 이 경계도 더 엄밀해질 수 있을 것 같다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.