[스페이스]행성의 공전도 진화한다

행성들의 궤도 공명 현상으로 지금 형태 만들어져

▲케플러 223 항성계.[사진제공=NASA]

[아시아경제 정종오 기자] 서로에게 다가선
서로에게 영향준
신비로운 항성계
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케플러-223 항성계의 비밀이 풀렸다. 케플러-223 항성계는 우주과학자들에게 매우 흥미로운 시스템이다. 이 항성계는 별(항성)을 중심으로 네 개의 행성이 공전하고 있다. 공전 주기는 7~19일이다. 태양계의 수성보다 더 가까운 거리를 두고 항성을 돌고 있다. 태양계의 해왕성 형태의 가스형 행성으로 이뤄져 있다. '작은 해왕성'이라 부르기도 한다.

태양계에서는 보기 어려운 현상이다. 천문학자들은 이 같은 현상의 원인을 파악하면 우주에서 항성계 시스템이 어떻게 진화했을 것인지를 알 수 있다고 받아들인다.

미국 시카고대학 연구팀 등이 케플러-223 시스템을 연구한 결과 궤도공명으로 지금과 같은 시스템이 만들어졌을 것이란 분석을 내놓았다. 궤도공명이란 공전하는 두 천체가 작은 정수비를 만족하는 공전 주기를 가지는 것을 말한다. 정수비로 공전하기 때문에 서로에게 주기적으로 일정한 중력 영향을 미친다.

시카고연구팀이 20만 년 동안 케플러-223 행성의 공전 데이터를 분석한 결과 케플러-223 시스템에서 가장 바깥쪽에 있는 네 번째 행성이 3번 돌때 바로 안쪽에서 돌고 있는 세 번째 행성은 4번 공전하는 것으로 파악됐다. 두 번째 행성은 6번, 첫 번째 행성은 8번 공전했다. 즉 항성의 가장 바깥쪽에서 가장 안쪽 행성의 공전 정수비는 '3대4대6대8'로 나타났다.

이 같은 궤도공명은 목성의 위성에게서도 확인된다. 목성의 위성들인 가니메데, 유로파, 이오의 궤도 공명은 '1대2대4'이다. 가니메데가 목성을 한 번 공전할 때마다 유로파는 두 번, 이오는 4번 공전한다는 의미이다.

연구를 이끈 션 밀스(Sean Mills) 시카고대학 천문학과 천체물리학 졸업생은 "케플러-223 행성은 초기 태양계에서 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 가졌던 구성요소와 같은 형태로 공전하고 있다"며 "정확히 어떻게 어느 곳에서 행성이 구성됐는지를 아는 것은 행성과학에서 매우 중요한 부분"이라고 설명했다.

20만 년 동안 이 같은 궤도공명으로 서로서로 중력에 영향을 끼치면서 점점 항성에 가까워졌다는 것이다. 연구팀은 케플러우주망원경을 이용해 네 개 행성이 항성의 빛을 어떻게 막는지, 각각의 공전에서 어떻게 변화하는지를 파악했다. 행성은 별 앞을 지나갈 때 빛에 변화가 생긴다. 이를 이용하면 행성의 크기와 질량을 알 수 있다.