천문연 국제 공동연구진, 지상-우주 동시관측으로 '나홀로 행성' 발견

▲관측 가상도. (사진제공=우주항공청)

한국천문연구원이 참여한 국제 공동연구진이 토성급 질량의 나홀로 행성을 발견하고 거리와 질량을 정확하게 측정했다. 우주항공청은 우리나라의 외계행성탐색시스템(Korea Microlensing Telescope Network)과 유럽우주국 가이아(GAIA) 우주망원경을 활용한 성과라고 2일 밝혔다.

나홀로 행성은 중심별의 중력에서 벗어나 우주 공간을 홀로 떠도는 행성으로, 행성계의 형성과 진화를 이해하는 중요한 단서를 제공한다. 이번에 발견된 나홀로 행성 ‘KMT-2024-BLG-0792’은 토성 질량의 약 0.7배 크기로, 지구로부터 약 1만 광년 떨어져 있다.

이 행성은 기존에 발견된 나홀로 행성과 달리 지상망원경과 우주망원경을 동시에 활용해 지구로부터의 정확한 거리를 측정한 첫 번째 나홀로 행성으로 기록됐다. 이번 연구 결과는 1월 1일자(미국동부시각) 사이언스지(Science)에 발표됐다.

현재 나홀로 행성을 발견할 수 있는 유일한 방법은 미시중력렌즈 현상을 활용하는 것이다. 미시중력렌즈 현상은 보이지 않는 천체의 중력이 배경 별의 빛을 휘게 해 밝기가 일시적으로 밝아지는 현상을 말한다.

KMTNet은 칠레, 호주, 남아프리카공화국에 설치된 세 곳의 망원경을 통해 24시간 연속 관측이 가능해 미시중력렌즈 현상이 짧게 발생하는 나홀로 행성도 놓치지 않고 발견할 수 있었다.

천문연 KMTNet 연구진은 미시중력렌즈 현상으로 이번 나홀로 행성을 발견했으며 이 현상이 일어날 당시 가이아 우주망원경이 동일 영역을 16시간 동안 6차례 관측한 자료를 바탕으로 행성의 거리와 질량을 정확하게 측정했다.

이번 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 발견됐는데 이번 행성은 아인슈타인 데저트 내에서 발견된 첫 번째 사례이기 때문이다. 아인슈타인 반경이란 미시중력렌즈 현상을 일으키는 물체의 중력장이 빛을 휘게 하는 정도를 정의하는 물리적인 반경이다.

강경인 우주청 우주과학탐사부문장은 “천문연에서 구축한 KMTNet의 우수한 성능 덕분에 미시중력렌즈 방법을 통해 나홀로 행성을 포함한 외계행성 발견을 우리나라가 선도하고 있다”며 “앞으로도 우리 지상망원경과 국제 우주망원경들 간의 동시관측 등을 통해 새로운 발견을 지속적으로 추진할 수 있도록 하겠다”고 말했다.