태양계 상식 뒤집는 '가스->암석' 역순 행성계 발견
행성계는 항성을 중심으로 '암석->가스' 순으로 형성된다는 일반 상식을 뒤집는 사례가 처음 보고됐다. 행성계 구성 상식은 통상 항성에 가까운 쪽은 암석으로 구성돼 있고, 멀어질수록 가스로 채워져 있는 것이 정석이다. 그런데 이를 깬 '특이한' 행성계가 영국 워릭대학교 연구진(제1저자, 토마스 윌슨 물리학과 조교수)에 의해 발견됐다. 이 연구 결과는 국제학술지 사이언스와 워릭대 소식지 등을 통해 공개됐다. 일반적으로 가스 행성은 원반(원시행성계) 외곽 차가운 영역에서 기체를 충분히 모아 성장하고, 암석 행성은 항성에 가까운 곳에서 먼저 형성된다는 모델이 일반적이었다. 하지만 'LHS 1903'에선 그 '교과서적' 순서가 마지막에서 뒤집혔다. 태양계를 예로 들면, 내행성인 수성과 금성, 지구, 화성까지는 암석으로 구성돼 있다. 외행성인 목성(내부가 고체에 가까운 핵을 보유한 것으로 추정하기도 한다)과 토성, 천왕성, 해왕성은 대부분 수소와 헬륨으로 구성된 가스 행성으로 분류된다. 이 같은 행태는 우리은하 전역에서 일관된 현상으로 파악됐다. 워릭대 연구팀이 이 같은 특이 현상을 관찰한 별은 지구에서 116광년 떨어진 적색왜성 'LHS 1903'과 네 행성계다. 적색왜성은 태양 질량의 약 8%~50% 정도로 작고, 표면 온도가 약 3,600°C 이하로 차가워 붉게 보이는 주계열성 별이다. 우주에서 가장 흔한 별의 형태로 70~90%를 차지한다. 관측 결과 'LHS 1903'에서 가장 가까운 행성은 암석, 그 다음 2개는 가스 행성, 그리고 가장 먼 거리에 있는 행성은 다시 암석으로 구성된 패턴을 갖고 있는 것으로 예측됐다. 논문 제1저자인 토마스 윌슨 워릭대학교 물리학과 조교수의 언급을 인용한 워릭대 보도에 따르면 "암석행성은 보통 중심 별에서 멀리 떨어진 가스 행성 바깥쪽에서 형성되지 않는다"며 "독특한 시스템"이라고 설명했다. 천문학계에서는 암석-가스-가스-암석 순으로 배치된 4개 행성의 발견은 행성이 가스가 고갈된 환경에서도 형성될 수 있다는 단서를 제시했다고 의미를 부여했다. 연구팀은 또 마지막 네 번째 암석 행성이 조성 면에서 금성에 가까울 수 있다고 부연 설명했다. 연구팀은 또 “행성들이 자리를 바꿨다”는 행성 이동(마이그레이션) 가설이나, 바깥 행성이 충돌로 대기를 잃었다는 시나리오 등도 검토했지만, 가능성은 희박한 것으로 최종 결론냈다. 대신 이 행성계가 동시에 태어난 것은 아니고, 안쪽에서 바깥쪽으로 '순차적으로' 형성됐을 가능성에 무게를 뒀다. 이른바 '인사이드-아웃(inside-out) 행성 형성' 시나리오로 해석했다. 안쪽 행성이 먼저 생기면서 주변 가스·먼지가 뭉치며 성장하고, 시간이 지나 바깥쪽 행성이 형성될 즈음 원반 가스가 이미 상당 부분 고갈돼 가스 행성이 아니라 작은 암석 행성으로 남았을 수 있다는 설명이다. 천문학계는 이번 발견에 대해 태양계를 표준모델로 삼아온 행성 형성 이론을 재정립할 필요가 있음을 시사하는 것으로 풀이했다. 또 "행성은 늘 한 번에 만들어진다”는 가정 자체가 흔들 수 있는 단서가 될 수 있다고 전망했다.
