KMTNet과 가이아 우주망원경으로 나홀로 행성을 관측하는 방식을 나타나낸 가상도. 사진제공=우주항공청한국천문연구원이 참여한 국제 공동 연구진이 천문연의 외계행성탐색시스템(KMTNet)과 가이아 우주 망원경을 활용해 지구에서 1만 광년 떨어진 우주 공간을 혼자 떠도는 ‘나홀로 행성’을 새롭게 발견했다.
우주항공청은 한국천문연구원이 참여한 연구진은 1일 토성급 질량의 나홀로 행성을 발견했다고 밝혔다. 연구 결과는 1일(현지 시각) 국제 학술지 ‘사이언스’에 실렸다.
발견된 행성의 이름은 KMT-2024-BLG-0792로, 질량은 토성의 약 0.7배 수준으로 추정된다. 위치는 지구에서 약 1만 광년(1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 9조4600억㎞) 떨어진 곳이다.
KMT-2024-BLG-0792은 지상 망원경과 우주망원경을 동시에 활용해 거리까지 정확하게 측정한 첫 번째 나홀로 행성이다. 나홀로 행성은 특정 별을 공전하지 않고 우주 공간을 홀로 떠돈다. 이런 천체는 별 주위를 돌던 행성이 중력 상호작용으로 튕겨 나갔거나 처음부터 홀로 형성됐을 가능성이 있어, 행성계가 만들어지는 과정과 변화를 이해하는 단서가 된다.
다만 나홀로 행성은 자체적으로 거의 빛을 내지 않아 관측이 어렵다. 따라서 나홀로 행성을 찾기 위해서는 ‘미시중력렌즈 현상’을 이용한다. 미시중력렌즈는 앞쪽에 있는 보이지 않는 천체의 중력이 뒤쪽 별의 빛을 살짝 휘게 만들어 지구에서 볼 때 배경 별이 잠깐 더 밝아지는 현상으로, 밝아지는 모양과 지속 시간을 분석함으로써 렌즈 역할을 한 천체의 질량과 거리 등 정보를 알아낸다.
국제 연구진은 천문연의 KMTNet 관측으로 나홀로 행성의 미시중력렌즈 신호를 포착했다. 칠레, 호주, 남아프리카 공화국에 설치된 망원경 3대를 묶어 운용하는 KMTNet은 짧게는 몇 시간에서 하루 안팎으로 금방 지나가는 미시중력렌즈를 연속 관측할 수 있었다. 또한 미시중력렌즈가 일어난 시점에 같은 하늘 영역을 16시간 동안 6차례 관측한 자료가 가이아 우주망원경에 남아 있었고, 국제 연구진은 이를 KMTNet 데이터와 결합해 행성의 거리와 질량을 더 정확히 계산했다.
이번 연구를 통해 과학자들은 그동안 나홀로 행성이 잘 발견되지 않던 ‘아인슈타인 데저트(공백지대)’에서도 실제로 행성을 찾아낼 수 있다는 점을 처음으로 확인했다. 미시중력렌즈 관측에서는 천체의 중력이 별빛을 얼마나 휘게 하는지 보여주는 기준으로 ‘아인슈타인 반경’을 쓰는데, 이 값이 약 9~25㎲(마이크로초)각인 구간은 관측이 까다로워 ‘공백지대’로 불려왔다.
강경인 우주항공청 우주과학탐사부문장은 “한국은 천문연이 구축한 KMTNet으로 미시중력렌즈를 관측해 외계행성 발견을 선도하고 있다”며 “앞으로도 지상망원경과 국제 우주망원경의 동시 관측을 통해 새로운 발견을 지속적으로 추진하겠다”고 밝혔다.
