희귀한 외계 행성계가 실시간으로 변하고 있다
우리 태양계의 행성들이 갑자기 원래 궤도를 벗어나 고속도로에서 차선을 바꾸는 자동차처럼 움직이기 시작한다고 상상해 보세요. 천문학자들이 머나먼 별계에서 바로 그런 현상을 발견했습니다. 그리고 그 변화가 너무 빨라서 인간이 실시간으로 지켜볼 수 있습니다.
NASA의 TESS 우주선과 남극에 있는 망원경을 사용하여 과학자들은 지구에서 약 370광년 떨어진 TOI-201 별을 도는 세 개의 외계 행성을 발견했습니다. 이 행성들은 서로 완전히 다르며, 궤도가 너무 극적으로 변해서 불과 200년 안에 더 이상 별 앞을 지나가지 않게 될 것입니다. 우주적 관점에서 보면 눈 깜짝할 사이입니다.
우리와 다른 시스템
우리 태양계에서는 모든 행성이 비교적 평평하고 질서 정연한 평면에서 태양을 공전합니다. 마치 하나의 쟁반 위에서 구르는 구슬과 같습니다. 그러나 TOI-201 시스템은 공중에 던져진 한 줌의 구슬처럼 각각 다른 기울어진 경로를 따릅니다.
별 자체는 우리 태양과 비슷하지만 약간 더 크고 무겁습니다. 질량과 지름이 약 1.3배입니다. 세 개의 행성은 다음과 같습니다.
- 암석형 슈퍼지구 — 지구 질량의 6배, 5.8일마다 별을 한 바퀴 돕니다.
- 가스 거대 행성 — 목성 질량의 절반, 53일마다 공전합니다.
- 또 다른 가스 거대 행성 — 목성 질량의 16배, 별 주위를 도는 데 약 7.9년이 걸립니다.
대부분의 행성계는 '콩깍지 속의 완두콩'처럼 행성들이 크기가 비슷하고 같은 평면에서 공전합니다. 하지만 이 시스템은 그렇지 않습니다. 각 행성은 뚜렷이 다르며, 서로 중력적으로 당겨 궤도를 변화시킵니다.
이것이 중요한 이유: 빨리 감기로 보는 궤도
일반적으로 행성 궤도는 수백만 년 또는 수십억 년에 걸쳐 변합니다. 너무 느려서 아무도 알아차리지 못합니다. 그러나 TOI-201 시스템에서는 변화가 인간의 시간 규모로 일어나고 있습니다. 바깥 행성의 늘어나고 기울어진 궤도가 안쪽 행성들을 잡아당겨 행성이 별 앞을 지나는 순간인 통과(transit) 시간이 예상보다 빨라지거나 늦어집니다.
안쪽 행성 중 하나인 TOI-201b는 갑자기 약 30분 늦게 통과하기 시작했습니다. 마치 항상 같은 시간에 도착하던 버스가 갑자기 30분 늦게 나타나고 매일 그렇게 늦는 것과 같습니다.
"보통 행성들은 메트로놈처럼 각 통과가 정확히 한 공전 주기 후에 일어납니다."라고 버밍엄 대학의 천문학자 Amaury Triaud가 말했습니다. "그런데 갑자기 행성이 약 30분 늦게 통과하기 시작했습니다."
발견 방법
이 발견에는 전 세계적인 노력이 필요했습니다. TESS가 먼저 바깥 행성의 드문 통과를 포착했습니다. 그런 다음 전 세계 천문학자들이 안쪽 행성의 통과가 동기화되지 않았다는 것을 알아챘습니다. 핵심 도구는 남극의 ASTEP 망원경으로, 긴 극야를 이용해 하늘을 연속적으로 관측합니다.
"이 발견은 남극에 망원경이 있었기에 가능했습니다."라고 Triaud가 말했습니다. "그 독특한 위치와 최적의 천문 조건에 대한 접근은 긴 공전 주기를 가진 행성계를 연구하는 데 핵심적입니다."
이것이 행성 형성에 대해 알려주는 것
이 시스템은 아직 안정화되지 않은 행성계의 드문 모습을 보여줍니다. 마치 비계가 아직 제거되지 않은 건설 현장을 보는 것과 같습니다. 우리 태양계에서는 행성들이 수십억 년 전에 안정적인 궤도에 자리 잡았습니다. 그러나 TOI-201은 행성 형성 직후 중력 상호작용이 여전히 궤도를 재형성할 때 어떤 일이 일어나는지 보여줍니다.
"태양계에서는 거의 모든 행성이 동일 평면에 있지만, 여기서는 각 행성이 다릅니다."라고 코트다쥐르 천문대의 천문학자 Tristan Guillot가 말했습니다. "이는 시스템 내에서 활발한 궤도 재편성이 일어나고 있음을 가리킵니다."
주요 내용
- 세 개의 완전히 다른 외계 행성이 각각 다른 궤도 평면에서 TOI-201 별을 공전합니다.
- 궤도가 너무 빨리 변해서 천문학자들이 실시간으로 변화를 측정할 수 있습니다.
- 200년 안에 안쪽 행성들은 더 이상 별 앞을 통과하지 않게 됩니다.
- 발견은 NASA의 TESS와 남극 망원경을 사용하여 이루어졌습니다.
- 이 시스템은 행성계가 형성 후 어떻게 진화하는지에 대한 드문 통찰을 제공합니다.
일반인에게 의미하는 바
이 발견은 행성계가 지저분하고 역동적일 수 있음을 보여줍니다. 우리가 자주 상상하는 깔끔하고 질서 정연한 장소가 아닙니다. 우리 태양계도 수십억 년 전에 비슷해 보였을 수 있음을 상기시킵니다. 그리고 우주가 광활하지만, 우리는 여전히 진화 중인 시스템을 포착할 수 있음을 증명합니다. 마치 우주 타임랩스를 보는 것과 같습니다.
— Editorial Team
