'은하계 밖 행성' 최초 발견 주장...2800만 광년 떨어져 있다

천문학계가 우리 은하계 밖 최초의 외계행성이 될 수도 있는 행성 후보를 발견했다.

지금껏 태양계 밖 외계행성은 5000개 가까이 발견됐지만, 은하계 밖 외계행성은 발견되지 없었다.

미 항공우주국(NASA) 찬드라 엑스선 관측소(CXO) 망원경으로 발견된 이 토성 크기의 행성은 지구로부터 약 2800만 광년 떨어진 나선은하 메시에51(M51)에 위치해있다.

미 하버드·스미스소니언 천체물리학센터(CfA) 로젠 디 스테파노 박사와 연구진은 외계행성이 항성 앞을 지나는 천체면을 통과할 때 별빛이 줄어드는 현상을 관찰하는 기법을 기반으로 엑스선의 일시적 감소를 관찰해 우리은하 밖 행성 후보를 확인했다.

이러한 관측법은 과거 수천 개의 외계행성을 찾는데 사용된 바 있다.

엑스선은 일반적으로 중성자별이나 블랙홀이 주변 동반성(짝별)의 물질을 빨아들일 때 초고온 상태가 되면서 방출한다.

이때 엑스선 방출 영역이 넓지 않아 행성이 천체면을 통과하면서 이를 완전히 가리기도 하는데, 이를 통해 쉽게 천체면의 통과 사실을 알아차릴 수 있다.

연구진은 이런 관측법을 활용해 M51-ULS-1 쌍성계에서 외계행성 후보를 찾아냈다.

디 스테파노 박사는 BBC에 "우리가 개발하고 적용한 방법은 현재 다른 은하계의 행성을 발견하는 유일한 실행 가능한 방법"이라고 말했다.

그는 이어 "이 방법은 광도 곡선을 측정할 수 있는 거리에서 엑스선 쌍성 주위를 도는 행성을 찾기 위한 유일하고 적합한 방법이기도 하다"고 덧붙였다.

미래의 행성을 찾다

이 쌍성계는 블랙홀이나 중성자별과 태양의 약 20배에 달하는 질량을 지닌 짝별로 이뤄져 있다.

중성자별은 초신성 폭발 후 남은 별의 핵이 중력붕괴를 통해 축퇴되어 원자 내부의 원자핵과 전자가 합쳐져 중성자로 변하면서 만들어지는 별이다.

엑스선 관측 데이터상의 천체면 통과는 약 3시간에 걸쳐 진행됐는데 이 시간 동안 엑스선 방출은 완전히 가려져 0까지 떨어졌다.

연구진은 이 같은 정보를 토대로 외계행성이 토성과 비슷한 크기이고 중성자별이나 블랙홀을 태양과 토성의 두 배에 달하는 거리를 두고 공전하고 있는 것으로 추정했다.

연구진은 동시에 이날 발견의 검증이 쉽지 않을 것이라고 시인했다.

이 행성이 짝별 앞으로 지나려면 약 70년을 더 기다려야 할 수 있어 그때까지 확인을 못 할 가능성도 있다는 것이다.

한편 쌍성계의 일시적 밝기 감소가 가스나 먼지구름에 의해 발생했을 가능성도 제기됐다.

그러나 데이터를 고려하면 그럴 가능성은 거의 없는 것으로 전해졌다.

미국 프린스턴 대학 박사이자 공동 저자인 줄리아 번트슨은 "우리가 흥미롭고 대담한 주장을 하고 있다는 것을 스스로 인지하고 있으므로 천문학자들이 매우 주의 깊게 주장을 검증하는 것도 예상했다"라며 "강한 논쟁을 하고 있지만, 이것이 과학이 작동하는 방식이라 생각한다"라고 말했다.

디 스테파노 박사는 새로운 광학 망원경과 적외선 망원경이 군집과 밝기 문제를 해결할 수 없을 것이라며 엑스선 파장 관측이 은하 밖 행성을 발견하는 주요 방법으로 남을 것이라고 말했다.

그는 다만 마이크로렌즈 또한 미래 은하 밖 행성을 발견하는 기법에 활용될 가능성이 있다고 덧붙였다.

이 같은 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 천문학'(Nature Astronomy) 최신호에 실렸다.