미국 연구팀 "외계행성 자전 속도 첫 측정…형성과정 규명에 기여"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 지구에서 129광년 떨어져 있는 별 'HR 8799'의 주위를 도는 목성형 외계행성인 'HR 8799-b·c·d·e'가 자전하는 모습이 처음으로 포착됐다.
미국 캘리포니아공대(Caltech)와 케크 천문대(Keck Observatory) 연구팀은 30일 과학저널 '천문학 저널'(The Astronomical Journal)에서 하와이 마우나케아에 있는 케크 Ⅱ 망원경에 장착된 최첨단 '케크 행성 영상·특성 분석기'(KPIC)로 이들 외계행성의 자전 속도를 처음으로 측정했다고 밝혔다.
지금까지 발견된 외계 행성계 중 처음으로 행성 자체의 사진이 촬영된 HR 8799 행성계는 2008년 마우나케아에 있는 케크 천문대와 국제 제미니 천문대가 처음 발견했다. 4개 행성이 모두 가스로 이루어진 목성계 행성으로 질량이 목성보다 크지만 자전 속도 등은 지금까지 밝혀지지 않았다.
연구팀은 이 연구에서 외계행성의 자전 속도를 판독할 수 있을 만큼 높은 해상도의 스펙트럼으로 외계행성을 관측할 수 있는 장비(KPIC)를 개발, HR 8799 행성들의 회전 속도를 측정하는 데 성공했다.
분석 결과 HR 8799-d와 HR 8799-e 행성의 최소 회전 속도는 각각 초속 10.1㎞와 15㎞로 밝혀졌다. 이는 HR 8799 행성들의 축 기울기에 따라 이들 행성이 한 바퀴 자전하는 데 최소 3시간에서 최대 24시간이 걸린다는 것을 뜻한다. 목성은 회전 속도가 초속 12.7㎞이며 한 바퀴 자전하는 데 10시간 정도 걸린다.
연구팀은 HR 8799-c의 회전 속도는 최대 초속 14㎞ 이하로 측정됐으며 HR 8799-b의 회전 속도는 아직 확정되지 않았다고 밝혔다.
이 연구 결과는 연구팀이 개발해 케크 Ⅱ 망원경에 장착한 KPIC의 첫 관측 성과이다.
연구책임자인 캘텍의 제이슨 왕 박사는 "KPIC를 이용해 가장 높은 해상도로 HR 8799 행성들의 스펙트럼을 관측할 수 있었다"며 "이전보다 더 세밀하게 외계행성들을 연구할 수 있어 4개 행성의 형성과정은 물론 우주 전체에서 거대한 가스 행성들이 어떻게 발전하는지를 이해하는 데 중요한 역할을 할 것"이라고 말했다.
행성의 자전 속도는 행성 형성 과정을 밝히는 데 중요한 정보를 제공한다. 갓 태어난 별 주변의 먼지와 가스에서 만들어지는 행성은 중심부에 물질이 축적되고 커지면서 회전 속도가 점점 빨라지게 된다. 이후 행성의 자기장에 의해 회전 속도가 느려지다가 물질 축적이 끝나면 냉각되면서 다시 회전하는 것으로 알려져 있다.
왕 교수는 "측정된 HR 8799 행성 d와 e의 자전 속도는 행성 자기장이 초기 행성의 회전에 제동을 건다는 이론과 일치하고, 행성 질량이 작을수록 자기장 영향을 적게 받아 더 빠르게 회전한다는 것을 암시한다"며 "이는 행성이 어떻게 형성되는지에 관해 중요한 정보를 제공해줄 수 있다"고 말했다.
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