한국과 유럽의 '지상-우주' 동시관측을 통해 토성급 질량을 가진 '나홀로 행성'이 발견됐다. 나홀로 행성은 중심별의 중력권에서 공전하지 않고 우주 공간을 홀로 떠도는 행성을 말한다. 행성계의 형성·진화 과정을 이해하는 단서가 된다.

2일 우주항공청에 따르면 한국천문연구원 등이 참여한국제 공동연구진은 우리나라 외계행성탐색시스템 'KMT넷'과 유럽우주국 '가이아(GAIA)' 우주망원경을 활용해 토성급 질량의 나홀로 행성을 발견했다.

국제천문연맹(IAU)에 따르면 행성은 태양 주위를 공전해야 하고, 구형의 모습이며, 공전궤도에 홀로 존재해야 한다. 우리 태양계에는 지구를 포함해 8개의 행성이 있다.

다만 행성은 여러 요인으로 인해 중심별의 중력권 밖으로 튕겨 나갈 수 있다. 이런 행성들은 나홀로 행성이 된다.

발견된 나홀로 행성 'KMT-2024-BLG-0792'은 토성 질량의 약 0.7배이며, 지구로부터 1만 광년가량 떨어져 있다. 우리 태양계 밖 외계행성인 셈이다. 지상망원경과 우주망원경을 동시에 활용, 지구로부터의 정확한 거리가 나온 첫 번째 나홀로 행성이다.


현재 나홀로 행성을 발견할 수 있는 유일한 방법은 미시중력렌즈 현상을 활용하는 것이다. 보이지 않는 천체의 중력으로 배경이 되는 별의 빛이 휘어지며 밝기가 일시적으로 밝아지는 현상이다.

나홀로 행성의 경우 유독 이 현상이 짧게 나타나 포착이 어렵지만, 한국의 KMT넷은 24시간 연속 관측이 가능해 이를 놓치지 않는다. 칠레, 호주, 남아프리카공화국 등 글로벌 곳곳에 설치된 덕이다.

천문연 KMT넷 연구진 역시 미시중력렌즈 현상으로 이번 나홀로 행성을 발견했다. 동시에 가이아 우주망원경이 동일 영역을 16시간 동안 6차례 관측한 자료를 바탕으로 행성의 거리와 질량이 정확히 측정됐다.

발견은 중요한 학문적 의미를 갖는다. 지금까지 미시중력렌즈 방법을 통해 발견된 9개의 나홀로 행성은 모두 '아인슈타인 데저트'라고 불리는 특정 범위의 '아인슈타인 반경'(약 9~25마이크로초각) 밖에서 발견됐다. 하지만 이번 행성은 아인슈타인 데저트 내에서 발견된 첫 사례다.

강경인 우주청 우주과학탐사부문장은 "천문연에서 구축한 KMT넷의 우수한 성능 덕분에 나홀로 행성 등 외계행성 발견을 한국이 선도하고 있다"며 "앞으로도 우리 지상망원경과 국제 우주망원경 간의 동시 관측 등을 통해 새로운 발견을 지속해서 추진하겠다"고 말했다.

한편 연구 결과는 이달 1일자(미국동부시각) 국제학술지 '사이언스(Science)'에 발표됐다.

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