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크기는 지구, 물질 구성은 수성 닮은 외계행성 최초 발견

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2018년 03월 27일 07:00 프린트하기

행성을 이루는 물질이 어떻게 구성되어 있는가? 이는 행성의 탄생과 진화 과정을 유추하는 중요한 단서다. 금속이 많은 수소형 행성과 규산 등 비금속성 성분이 많은 지구형 행성으로 크게 구분하지만, 아직 그 생성 과정은 명확히 밝혀지지 않았다.

 

구성 성분을 연구하는 출발점은 태양과 가까운 수성과 금성, 지구, 화성 등이었다. 수성을 제외한 나머지 세 행성의 내부는 약 32.5%가 금속으로 이뤄진 핵이며, 67.2%가 규산으로 이뤄진 맨틀로 확인됐다. 수성은 금속이 약 70%로 다른 행성과 구성비가 정반대다. 이를 바탕으로 맨틀이 큰 비중을 차지하면 지구형 행성, 금속으로 이뤄진 핵의 비중이 크면 수성형 행성으로 구분한다.

 

수성형 행성의 형성 과정에 대해서는 뜨거운 항성과 가까워 표면온도가 높아 맨틀 성분이 증발했다는 가설과 항성의 자기장의 영향으로 맨틀 성분을 뺏겼기 때문이라는 가설, 행성 자체의 지각 변동설 등이 있었다.

 

최근 다른 항성계에서도 수성과 같은 구성성분비를 가진 외계행성이 처음으로 발견되면서 금속성 행성의 형성에 대한 이론적 연구가 가속화 될 전망이다.

 

 

2017년 8월 탐사선 메신저가 찍은 수성의 모습이다.-NASA
2017년 8월 탐사선 메신저가 찍은 수성의 모습이다.-NASA

 

프랑스 엑스마르세이유대 천문학실험실 알렉산드레 산터네 박사팀은 지구만한 크기이지만 수성처럼 대부분이 금속 물질로 이뤄진 외계행성(K2-229b)을 찾았다고 26일 ‘네이처 천문학’에 발표했다(doi:10.1038/s41550-018-0420-5).

 

연구팀은 2017년 1월 26일부터 5월 4일까지 매일 밤마다 칠레에 있는 고정밀시선속도측정행성탐지기(High Accuracy Radial velocity Planet Searcher)를 이용해 광도측정법을 통해 자료를 분석했다. 광도측정법은 행성이나 항성 등에서 나오는 빛의 양을 기록한 스펙트럼 데이터를 바탕으로 행성의 위치와 성분을 분석하는 것이다.

 

이를 통해 연구팀은 태양계 밖에 있는 항성 'K-드워프(DWARF)'와 그 주위를 도는 외계 행성들의 존재를 확인했고, 이를 ‘K2-229’ 항성계라 명명했다.

 

연구팀은 K-드워프에서 두 번째로 가까운 궤도를 도는 외계행성(EPIC 22801451, 이하 K2-229 b)의 반지름(약 6380km)이 지구의 1.1배로 지구와 비슷한 크기지만, 구성 성분은 금속이 68%인 수성의 특징을 가졌음을 확인했다. K2-229b의 공전 주기가 14시간으로 수성(87일)보다 매우 짧다는 것도 찾아냈다.

 

 

태양주위를 돌고있는 수성이다. K2-229 b의 공전주기는 수성(87일)보다 훨씬 짧은 14시간이며 표면온도는 2000도에 달하는 것으로 분석됐다. 높은 온도로 인해 멘틀을 이루는 규산성분이 증발돼 금속성 행성이 됐을 것이라는 설명이다.-GIB
태양주위를 돌고있는 수성이다. 이번에 발견된 K2-229 b의 공전주기는 수성(87일)보다 훨씬 짧은 14시간이며, 표면온도는 2000도에 달하는 것으로 분석됐다. 높은 온도로 인해 멘틀을 이루는 규산성분이 증발돼 K2-229b 가 금속성 행성이 됐을 것이라는 설명이다.-GIB

산터네 박사는 논문에서 “공전 주기가 짧은 K2-229b와 항성인 K-드워프 사이의 거리는 수성과 태양 사이 거리보다 훨씬 가깝다”며 “(이 때문에) 빛이 강할 때 표면온도가 수성(약 427도)보다 5배 높다”고 설명했다. 그는 “K-드워프와 가깝기 때문에 온도가 높아서 규산 성분의 맨틀이 증발했을 것으로 예측되지만 다양한 가능성이 남아 있다”고 말했다.

 

행성마다 다양한 탄생 과정을 거치기 때문에 보다 많은 금속성 행성을 찾아 연구해 봐야 한다는 얘기다. 산터네 박사는 “이번에 처음으로 수성과 같은 금속성 행성을 찾은 것”이라며 “더많은 항성계에서 이같은 행성을 찾아 연구하면, 보다 정확한 생성 모델을 세울 수 있을 것”이라고 말했다.

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