두개의 태양 행성

새로운 쌍성계와 지구상에서 맨 먼저 조우한 사람은 우리나라가 연구를 주도한 국제공동 연구팀의 과학자들이다. 충북대 천체물리연구소는 “칠레와 남아프리카공화국, 호주, 뉴질랜드 등 남반구 곳곳에 흩어져 있는 망원경 9대가 우리은하 중심부를 관측한 결과를 연구팀이 함께 분석해 질량이 지구의 2배 가량 되는 쌍성계 행성을 발견했다”고 3일 밝혔다. 이 행성은 궁수자리 방향으로 약 2만광년(1광년=9조4,670억7,782만㎞) 떨어진 곳에 있다.

이 행성이 속한 쌍성계의 두 중심별(쌍성)은 서로 15천문단위(AU)만큼 떨어져 있다. 지구와 태양 사이 평균 거리(1AU=약 1억4,960만㎞)의 15배다. 이전까지 발견된 쌍성계의 중심별들이 서로간의 거리가 모두 5AU 이하인 것과 비교하면 아주 멀다. 중심별끼리 가까이 있으면 행성은 두 별을 하나로 인식해 두 별을 가운데에 두고 공전하게 된다. 태양계로 치면 태양이 2개인 셈이다.

두 중심별 간 거리가 멀어질수록 열역학적으로는 아주 불안정한 상태가 된다. 때문에 과학자들은 중심별들이 멀리 떨어진 쌍성계가 실제로 우주에 존재할 수 있을까 의문이었다. 이번에 발견된 새로운 쌍성 행성계가 과학자들의 이 같은 예상을 깬 것이다. 쌍성 행성계로는 4번째 발견이지만, 두 중심별이 멀리 떨어져 서로에게 거의 영향을 미치지 않는 독특한 쌍성 행성계를 찾아낸 건 이번이 처음이다.

이번 쌍성계의 행성은 두 중심별 중 한 별(모성) 근처에서 그 주위만 공전한다. 이 행성에선 태양계와 같은 단성계의 행성들처럼 태양이 하나만 뜨고 지는 것이다. 나머지 한 중심별(동반성)은 모성에서 너무 멀기 때문에 행성에까지 중력의 영향이 미치지 못한다. 우주공간에서 중력이 거리의 제곱에 반비례한다는 사실에 비춰보면 동반성의 중력은 모성의 225분의 1밖에 안 된다. 행성 입장에선 매일 뜨고 지는 태양과, 그렇지 않은 또 다른 태양을 가진 셈이다.

연구팀은 모성의 질량이 태양의 약 9분의 1 수준인 것으로 추측했다. 동반성은 7분의 1 정도다. 별의 밝기가 질량의 4제곱에 반비례하니 이들 쌍성은 태양보다 수천 배는 어둡다. 태양계에 익숙한 인류로선 굉장히 낯설지만, 과학자들은 우주엔 태양계 같은 단성계보다 이런 쌍성계가 더 흔할 것으로 추측한다.

이번 발견으로 태양보다 훨씬 가벼운 별도 행성계의 모성으로 존재할 수 있고, 태양계와 매우 다른 환경에서도 행성이 얼마든지 있을 수 있다는 사실이 명백히 증명됐다.