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외계행성탐색시스템(KMTNet)의 한 축을 담당하는 남아프리카공화국의 천문대 SAAO에서 관측한 사진. KMTNet 제공

국내 연구진이 지구보다 1.3배 무거운 암석형 ‘슈퍼지구’ 외계행성을 찾았다.

우주항공청은 한국천문연구원이 참여한 국제 공동연구진이 외계행성탐색시스템(KMTNet) 관측자료를 활용해 토성보다 먼 궤도로 공전하는 장주기 슈퍼지구 외계행성을 발견했다고 24일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스’ 25일자에 실렸다.

연구진이 발견한 외계행성 ‘OGLE-2016-BLG-0007Lb’는 지구 질량의 약 1.3배 정도 되는 슈퍼지구 행성이다. 슈퍼지구 행성은 지구처럼 암석으로 이뤄져 있지만 질량이 지구의 1~10배 사이인 행성을 의미한다.

이번에 발견된 슈퍼지구 행성은 지구로부터 약 1만4000광년 떨어져 있다. 모성(母星·공전하는 행성의 중심이 되는 천체)과는 약 15억 km 떨어진 거리에 있다. 지구와 지구의 모성인 태양 사이의 거리보다 약 10배가 멀다. 슈퍼지구의 공전주기는 약 40년 정도로 장(長)주기 슈퍼지구에 속한다.

이번 관측에 사용된 KMTNet은 천문연이 개발해 운영 중인 시스템이다. 미시중력렌즈 방법을 이용해 장주기 외계행성을 발견하는 데 특화돼 있다. 이 시스템은 생명체 존재 가능성이 있는 외계행성을 찾기 위해 개발됐으며 2015년 남반구의 칠레, 남아프리카공화국, 호주의 천문대에 구축됐다.

연구진은 KMTNet이 암석으로 이뤄진 지구형 외계행성과 기체로 이뤄진 목성형 외계행성이 서로 다른 과정을 거쳐 형성됐음을 관측을 통해 증명했다고 밝혔다. 그간 이론 천문학자들은 지구형 행성과 목성형 행성이 다른 과정을 거쳐 형성됐다면 이론적으로 이들의 빈도수 분포가 마치 낙타의 등 모양처럼 쌍봉 분포를 이뤄야 한다고 예상했다. 이에 따르면 지구형 행성이 목성형 행성보다 더 많아야 하지만 기존의 관측 방식으로 발견한 대부분의 장주기 외계행성은 목성형 행성이었다. 이런 이론과 관측 사이의 불일치는 천문학자들의 주요 과제 중 하나였다.

연구진은 2016년부터 2019년까지 KMTNet을 활용해 발견한 63개의 외계행성 표본을 기반으로 통계적인 빈도수를 계산했다. 그 결과 이론과 동일하게 지구형 행성과 목성형 행성이 쌍봉 분포를 이루고 있는 것을 확인했다. 이번 연구를 주도한 정연길 천문연 선임연구원은 “이론이 예측한대로 지구형 행성과 목성형 행성이 다른 과정을 거쳐 형성됐음을 관측적으로 입증했다”며 “외계행성은 행성의 형성 및 진화를 이해할 수 있는 중요한 단서”라고 했다.

최지원 기자 jwchoi@donga.com

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