떠돌이 행성

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떠돌이 행성의 관측과 연구

우주에는 어떤 별도 공전하지 않는, 태양이 없는 행성들도 있다. 이런 행성들을 우리는 떠돌이 행성(rogue planet, nomad planey)이라고 부르는데, 떠돌이 행성의 관측과 연구는 현재 많은 천문학자들의 상상력을 자극하고 있다.

떠돌이 행성은 자유 부유 행성(free-floating planet), 성간 행성(interstella planet), 고아 행성(orphan planet) 등으로 다양하게 불린다. 하지만 행성의 정의에서 행성이 다른 별을 공전한다는 기준은 매우 중요한 요소기 때문에 몇몇 천문학자들은 떠돌이 행성들을 행성이 아닌, 준갈색왜성(sub-brown dwarf) 혹은 플래니티(planetar) 같은 분류에 포함시키기도 하는데, 거의 대부분의 천문학자들은 이처럼 홀로 우주를 떠돌아다니는 행성들을 쉽게 떠돌이 행성이라고 부른다.

떠돌이 행성을 발견하는 방법은 첫 번째, 사진을 찍는 방법, 두 번째, 마이크로 렌즈 현상을 찾아내는 방법 이렇게 두 가지다. 먼저 첫 번째, 다른 행성들을 관측하는 일반적인 방법들과는 달리 떠돌이 행성을 직접 사진을 찍는 것만으로도 관측할 수 있는 이유는 보통의 행성들의 경우 빛을 뿜어내는 밝은 별의 옆에 붙어 공전해 사진으로는 보다 정밀한 관측이 불가능하지만 떠돌이 행성은 어느 별과도 붙어있지 않고 홀로 있기 때문에 망원경의 감도만 뒷받침된다면 충분히 사진만으로도 관측이 가능한 것이다.

그리고 두 번째, 마이크로 렌즈 현상을 찾아내는 방법은 떠돌이 행성을 가장 손쉽게, 그리고 많이 찾아낼 수 있는 방법인데, 실제로 2006년부터 2007년까지 1년 동안 진행된 뉴질랜드와 일본의 은하 중심부 관측 연구에서는 마이크로 렌즈만을 이용해 무려 총 10개의 떠돌이 행성들을 발견해냈다. 그리고 이 연구로 인해 밝혀진 더 놀라운 사실은 떠돌이 행성들이 연구 전 학자들이 예상했던 수보다 훨씬 많았다는 점인데, 당시 떠돌이 행성들을 관측한 범위와 개수 등을 토대로 예상해 본 결과, 우리 은하에는 어쩌면 보통의 행성들보다, 심지어는 별보다도 떠돌이 행성이 많을 수도 있다고 한다.

그렇다면 떠돌이 행성들은 왜, 그리고 어떻게 탄생하게 된 것일까. 현재 떠돌이 행성들의 형성 과정은 일반적인 별의 탄생 과정과 같을 것이라고 추정된다. 별들은 늘 한자리, 한 공간에서 다른 여러 별들과 함께 태어나고, 그 과정에서 다른 별들에 비해 질량을 제대로 확보하지 못한 별들은 바로 갈색왜성이 되게 되는데, 떠돌이 행성들 또한 이런 갈색왜성들과 같이 형성 과정에서 질량을 충분히 모으지 못한 경우에 생긴다는 것이다.

지금까지 발견된 떠돌이 행성들은 모두 표면이 가스로 이루어진 가스 행성으로 추정되고 있다. 그러나 우주에는 별보다도 많은 수의 떠돌이 행성들이 있을 것이라고 추정되는 현재, 발견되지 않은 떠돌이 행성들의 수를 생각해 보면 우리가 살고 있는 지구와 같이 암석으로 구성되어 있는 떠돌이 행성의 존재 가능성 역시 무시할 수 없다.

만약 암석으로 이루어진 암석형 떠돌이 행성이 실제로 존재한다면 외계 생명체를 발견 가능성 또한 높아지는데, 암석형 떠돌이 행성은 별의 주위를 공전하지 않고 홀로 우주 공간을 돌아다니기 때문에 열이 없는, 차가운 행성일 수도 있지만, 만약 지구와 같이 행성의 내부에서 열이 발생할 수만 있다면 당연히 내부의 열이 지표까지도 전달될 것이고, 또한 보통의 일반적인 행성들은 모항성의 영향으로 대기의 수소와 헬륨이 모두 날아가 버리지만 떠돌이 행성의 경우, 모항성의 자외선, 항성풍 등으로 행성이 형성되던 초기에 만들어진 수소, 헬륨 등을 잃었을 가능성도 없기 때문에 외계 생명체가 충분히 살아갈 수 있는 환경이다. 그리고 이처럼 태양이 없는 떠돌이 행성의 관측과 연구는 현재도 활발하게 이루어지고 있다.