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- 약 6,500광년 떨어진 행성계 관찰, 처음으로 불타버린 별들의 잔해 주위 온전한 행성 발견
- 우리로부터 은하수 중심 방향으로 약 6,500광년 떨어진 별을 표적으로 삼았다.
- 죽어가는 별이 적색 거성으로 팽창한 후 백색 왜성으로 붕괴된 후 살아남아

우리 태양계의 미래를 보다.
천문학자들은 타버린 별들의 잔해 주변에서 최초의 온전한 행성을 발견했다.

우리 미래의 거울:
약 6,500광년 떨어진 행성계는 언젠가 우리 태양계가 어떻게 끝날 것인지를 보여준다. 그것에서 천문학자들은 처음으로 불타버린 별들의 잔해 주위에 온전한 행성을 발견했기 때문이다. 이 가스 거인은 죽어가는 별이 적색 거성으로 팽창한 후 백색 왜성으로 붕괴된 후 살아남았다. 연구 팀이 전문 잡지 "Nature"에서 설명한 것처럼, 우리 태양계의 목성과 토성에 대한 모델에서도 비슷한 예측이 가능하다. 

▲ 천문학자들이 백색 왜성 주변에서 온전한 목성과 같은 행성을 처음으로 발견했다. © W. M. Keck Observatory/ Adam Makarenko

우리의 태양은 아직 수명 주기의 한가운데에 있지만 그 상태를 유지하지는 않는다.
우리 별은 나이가 들수록 더 밝고 뜨거워진다. 그 결과 지구는 약 10억 년 안에 생명의 세계를 잃을 수 있다. 약 50억 년 후에 태양은 적색 거성으로 팽창하여 점차적으로 지구를 포함한 내부 태양계 전체를 집어삼킬 것이다. 잠시 후, 태양은 바깥 껍질을 행성상 성운으로 내던지고, 그 핵심은 백색 왜성으로 남아 있다.

별풍과 조석력 사이

그러나 목성과 토성처럼 더 멀리 돌고 있는 행성이 태양의 끝에서 살아남을 확률은 얼마나 될까?
모델에 따르면 두 가지 반대 세력이 역할을 한다. 한편으로 점점 더 강력해지는 적색 거성의 태양풍은 행성을 더 바깥쪽으로 밀어내므로 행성이 삼켜지는 것을 방지할 수 있다. 다른 한편으로, 부풀어 오른 태양은 인근 행성에 거대한 조석력을 일으켜 태양을 찢어버릴 수 있다.

따라서 외부 가스 거인을 위협하는 운명이 무엇인지 불분명하다.
추가로 지금까지 천문학자들은 행성 파편과 행성 핵의 잔해가 있는 백색 왜성을 관찰했다. 반면에, 그들은 궤도에 온전한 행성이 있는 별의 불타버린 잔해를 추적할 수 없었다.

▲ 행성이 적색 거성으로 팽창하여 살아남은 경우에만 나중에 백색 왜성으로 붕괴된 별의 잔해를 공전할 수  있다. © W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko

태즈메이니아 대학의 조슈아 블랙맨과 그의 동료들은 "지금까지 그러한 생존자에 대한 명확한 증거는 없다"고 설명했다.

마이크로렌징(Microlensing) 사용해 감지

이제 환경이 바뀌었다. 블랙맨(Blackman)과 그의 팀은 아직 온전한 행성을 가진 백색 왜성을 관찰하는 데 처음으로 성공했다. 그들은 하와이에 있는 Keck 천문대의 강력한 망원경의 도움으로 두 개를 추적했다. 그들은 우리로부터 은하수 중심 방향으로 약 6,500광년 떨어진 별을 표적으로 삼았다. 일반적으로 백색 왜성은 이 거리에 있는 행성은 너무 희미하여 직접 볼 수 없을 것이다.

천문학자들의 도움으로 우주적 행운이 찾아왔다.
앞에 있는 별의 중력이 돋보기처럼 작용하는 방식으로 먼 시스템을 여러 번 통과했다. 이러한 마이크로렌즈 현상 덕분에 연구원들은 근적외선에서 별과 행성을 식별하고 빛의 스펙트럼을 더 자세히 조사할 수 있었다.

가스 거인 궤도를 도는 불타버린 별의 잔해

관측 결과:
MOA-2010-BLG-477Lb 시스템은 태양 질량의 약 절반을 가진 백색 왜성으로 구성되어 있으며, 목성 질량의 1.4배에 달하는 가스 거인이 공전하고 있다. "이것은 행성이 충분히 먼 거리에서 궤도를 도는 경우 행성이 별의 죽음에서 살아남을 수 있다는 것을 처음으로 확인시켜준다"고 Blackman은 말했다. 멀리 떨어진 백색 왜성 주변의 행성은 별이 적색 거성으로 팽창하고 이후 항성 외피가 다치지 않고 방출되어도 살아남을 수 있을 것이다.

그러나 백색 왜성으로부터 행성의 거리는 그러한 "생존자"에 대해 모델이 예측하는 것보다 작다는 것이 흥미롭다. 백색 왜성의 단위가 떨어져 있다”고 천문학자들은 설명했다. 현재 관측된 행성 MOA-2010-BLG-477Lb는 2.8천문 단위로 태양에서 목성까지의 절반 거리에 있다.

행성이 별의 끝에서 정확히 어떻게 그리고 어디서 살아남았는지는 아직 분명하지 않지만, 천문학자들은 새로 발견된 듀오(duo)에서 행성이 별의 끝에서 살아남을 수 있다는 분명한 증거를 보고 있다.

우리 태양계에 무엇을 의미하는가?

MOA-2010-BLG-477Lb의 발견은 우리 태양계에도 의미가 있다. 태양은 "라고 천문학자는 말합니다. 그러나 지구에게는 기회가 여전히 좋지 않다. 태양으로부터 충분히 멀리 떨어져 있지 않다.

<MOA-2010-BLG-477Lb 행성은 별의 끝에서 살아남을 수 있었다.© W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko>

Blackman의 동료 Jean-Philippe Beaulieu는 "이 시스템은 지구가 우리 태양의 대격변적인 쇠퇴를 통해 사라진 후 우리 태양계가 어떻게 생겼는지에 대한 통찰력을 갖게 한다"고 말했다. 팀은 우리 은하에 있는 모든 백색 왜성의 약 절반이 여전히 하나 이상의 큰 가스 ​​행성을 위성으로 가지고 있다고 추정한다. 그들은 미래에 더 강력한 망원경이 그러한 행성 생존자를 더 많이 찾을 수 있기를 바라고 있다.
(nature, 2021; doi: 10.1038 / s41586-021-03869-6)
출처: W. M. Keck Observatory

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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