73광년 떨어진 우주에서 외계행성 3개 동시 발견

66도로 생명체가 살 수 있는 ‘온대’에 위치한 행성도 발견

미국항공우주국(NASA)의 우주망원경 'TESS'는 지구로부터 73광년 떨어진 곳에서 TOI 270 행성계를 발견했다. 미국항공우주국 제공

미국항공우주국(NASA)의 차세대 우주 망원경이자 '행성 사냥꾼'이라는 별명을 가진 테스(TESS)가 지구로부터 73광년 떨어진 곳에서 태양보다 작은 항성(별)을 돌고 있는 슈퍼지구 행성 1개와 소형 가스행성인 ‘미니 해왕성’ 행성 2개를 발견했다. 이중 항성으로부터 가장 멀리 떨어진 행성은 평균 온도가 66도로 생명체가 살 수 있는 ‘온대’에 위치한 행성으로 연구자들은 추정했다.
 
맥시밀리안 귄터 미국 매사추세츠공대(MIT) 물리학부 박사후연구원 연구팀은 지구로부터 73광년 떨어진 곳에서 M형 적색왜성인 ‘TESS 관심 천체(TOI) 270’과 이를 도는 행성인 TOI 270b, c, d로 이뤄진 행성계를 발견했다는 연구결과를 이달 29일 국제학술지 ‘네이처 천문학’에 발표했다. TOI는 지난해 4월부터 관측 임무를 수행중인 TESS가 발견한 천체 중 행성을 가질 가능성이 큰 천체로 뒤에 붙는 숫자는 발견한 순서를 뜻한다.
 
TOI 270은 크기와 질량 모두 태양보다 약 40% 작고 태양 표면 온도의 3분의 2 수준의 M형 적색왜성이다. 적색왜성은 태양보다 질량이 작은 주계열성으로 태양보다 중심온도가 낮고 빛도 약한 행성이다. M형은 적색왜성 중 가장 온도가 낮은 행성을 뜻한다. TOI 270은 화가자리 근처에서 발견되는데, 화가자리는 남반구에서만 보이기 때문에 한국에서는 볼 수 없다.

TOI 270 행성계에서 발견된 세 행성의 추정도다.

미국항공우주국 제공

TOI 270 행성계에서는 3개의 행성이 발견됐다. 항성과 가장 가까운 TOI 270b는 지구보다 25% 크고 질량은 1.9배인 슈퍼지구 암석 행성이다. 수성과 태양 간 거리의 13분의 1에 불과한 가까운 거리에서 3.4일을 주기로 항성을 돈다. 항성과 가까워 항성으로부터 받은 에너지에 기초한 평균 온도는 약 254도로 추정된다.
 
TOI 270c와 d는 가스로 구성된 행성으로 지구보다 조금 큰 행성이다. c와 d는 각각 지구보다 2.4배, 2.1배 크고 질량은 7배와 5배 무겁다. 항성을 각각 5.7일과 11.4일 공전주기로 돈다. 세 행성 모두 달처럼 자전 주기와 공전주기가 같아 한쪽 면만 항성을 바라보며 도는 것으로 밝혀졌다.
 
TOI 270c와 d는 ‘미니 해왕성’으로 분류된다. 미니 해왕성은 해왕성처럼 가스행성이면서 지구보다는 조금 큰 행성을 이르는 말이다. 태양계에는 미니 해왕성으로 분류되는 행성이 없다. 천문학자들은 지구와 같은 암석형 행성과 해왕성과 같은 가스행성 사이에 속하는 미니 해왕성을 행성 형성의 비밀을 밝혀줄 ‘잃어버린 고리’로 평가한다.
 
이번에 발견된 TOI 270 행성계는 항성과 행성 간 거리가 목성과 목성 위성 간 거리보다도 가깝다. 위쪽이 목성과 목성 위성의 위치 분포도, 아래쪽이 TOI 270 행성계의 행성 분포도다. 미국항공우주국 제공
항성으로부터 가장 멀리 떨어진 TOI 270d의 평균 온도는 약 66도로 추정된다. 생명체 거주 가능성이 있는 온도대다. 하지만 연구팀은 “이 행성의 경우 대기가 매우 두꺼워 온실효과로 인해 실제로는 온도가 더 높을 것”이라고 말했다.
 
하지만 생명체가 거주 가능한 행성이 이 행성계에서 발견될 수도 있다고 연구팀은 분석했다. 귄터 연구원은 “TOI 270d는 항성으로부터 1000만 ㎞ 거리에 있기 때문에 거주 가능 구역은 약 1500만 ㎞에 위치할 것”이라며 “TOI 270은 폭발 등이 잘 일어나지 않는 매우 조용한 항성이기 때문에 이 행성계는 거주 가능한 행성을 찾기에 적합하다”고 말했다.
 
연구팀은 행성 3개의 특성을 밝혀내고 추가 행성을 찾는데 집중할 예정이다. 귄터 연구원은 “TOI 270은 행성과학을 위한 디즈니랜드”라며 “TESS로 탐색하는 데 주력해야 할 모든 조건을 다 갖춘 훌륭한 실험실”이라고 말했다.