우리 은하에서 지구 크기만한 ‘나홀로 행성’ 찾았다

미시중력렌즈 방법으로 발견한 나홀로 행성의 상상도/사진=천문연

우리은하에서 지구 크기 만한 ‘나홀로 행성’이 발견됐다.


30일 한국천문연구원(이하 천문연)에 따르면 이번에 발견한 나홀로 행성은 지구 질량의 약 0.3배이고, 우리은하 원반에 위치하고 있는 것으로 추정된다.
이제껏 ‘나홀로 행성’ 중 가장 작은 질량행성계 내의 행성은 여러 요인으로 인해 중심별의 중력권 밖으로 튕겨 나갈 수 있다. 이처럼 중심별의 중력에 속하지 않고 우주 공간을 홀로 떠도는 행성을 ‘나홀로 행성’이라고 한다. 이런 천체들은 행성계의 형성과 진화를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다.

이번에 발견한 것은 현재까지 발견된 나홀로 행성 중 가장 작은 질량이다.

미국 캘리포니아 공과대학과 폴란드 바르샤바 대학 소속인 므로즈 박사가 이끄는 연구팀이 이 행성을 발견, 관련 연구 성과를 전날 ‘미국 천체물리학회지 레터’에 발표했다. 이번 발견은 미국, 폴란드, 한국천문연구원의 국제 공동 연구를 통해 이뤄졌다.

천문연 측은 외계행성탐색시스템(Korea Microlensing Telescope Network·KMTNet)의 관측 자료가 이번 발견에 중요한 역할을 했다.
기존 방식으론 찾기 어려운 ‘나홀로 행성’…미시중력렌즈 현상 이용해 찾는다중심별이 없는 나홀로 행성은 발견하기 어렵다. 이를테면 대부분의 외계행성을 발견한 별 표면 통과 방법과 시선속도 방법은 중심별이 없는 행성을 발견하는 데 사용할 수 없다.

나홀로 행성을 발견할 수 있는 가장 좋은 방법은 미시중력렌즈 현상을 이용하는 것.

미시중력렌즈 현상은 관측자와 배경별 소스에 또 다른 천체가 일직선 상에 놓일 때 발생하며, 이 때 관측자는 렌즈 천체의 중력으로 인해 배경별의 빛이 왜곡돼 증폭되는 현상을 관측하게 된다.


즉, 렌즈천체의 위치에 스스로 빛을 내지 못하는 행성이 있다 하더라도 배경별빛이 증폭되는 양과 지속 시간을 분석함으로써 나홀로 행성의 존재를 발견할 수 있다.

외계행성탐색시스템(Korea Microlensing Telescope Network·KMTNet)/사진=천문연

천문연에서는 미시중력렌즈 현상을 이용한 외계행성 탐색연구를 위해 동일한 성능을 가진 1.6m 광시야 망원경 KMTNet을 만들어 칠레, 남아공, 호주에 설치해 24시간 연구에 활용하고 있다.

미시중력렌즈 방법을 이용한 외계행성 발견은 2004년에 처음 이뤄졌고 이 방법으로 현재까지 발견된 외계행성의 총 개수는 최근 100개를 넘었다.

이충욱 천문연 박사는 “KMTNet이 가동되기 시작한 2015년 10월부터 현재까지 발견된 외계행성은 65개”라며 “그중 52개 외계행성 발견에 KMTnet의 관측자료가 활용됐다”고 설명했다.

이어 “이 같은 성과는 KMTNet이 미시중력렌즈 외계행성 분야를 국제적으로 선도하는 관측시스템으로 인정받고 있다는 것”이라고 덧붙였다.