천문학자들은 우주 전역에서 지구와 유사한 외계 행성을 발견했습니다.

국제 연구팀은 한국미시렌즈망(KMTNet)을 이용하여 초지구급 외계행성이 이전에 생각했던 것보다 우주 전체에 더 흔하게 존재한다는 사실을 발견했습니다. 이는 새로운 연구에서 밝혀졌습니다.

연구팀은 새로 발견된 행성의 모항성에서 발생한 빛 이상을 연구하고 KMTNet 마이크로렌즈 탐사에서 얻은 더 큰 샘플과 그 결과를 결합하여, 초대형 지구가 모항성에서 태양으로부터의 거리만큼 멀리 떨어져 있을 수 있다는 것을 발견했습니다. 이 연구의 공동 저자이자 오하이오 주립 대학의 천문학 명예교수인 앤드류 굴드의 말입니다.

"과학자들은 큰 행성보다 작은 행성이 더 많다는 것을 알고 있었지만, 이번 연구를 통해 이러한 전반적인 패턴 속에서도 과잉과 결핍이 존재한다는 것을 보여줄 수 있었습니다."라고 그는 말했습니다. "매우 흥미로운 결과입니다."

항성 가까이에서 공전하는 행성은 비교적 쉽게 찾을 수 있지만, 공전 궤도가 더 넓은 행성은 발견하기 어려울 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 연구원들은 별 세 개마다 목성과 같은 공전 주기를 가진 슈퍼지구가 최소 하나 이상 존재할 것으로 추정했습니다. 이는 이러한 거대한 행성이 우주 전체에 매우 흔함을 시사한다고, 초기 이론 연구를 통해 행성 미세중력렌즈 분야를 발전시킨 굴드는 말했습니다.

이 연구의 결과는 미세중력렌즈 현상을 통해 얻어졌습니다. 미세중력렌즈 현상은 질량이 시공간 구조를 감지 가능한 정도로 휘게 할 때 발생하는 관측 효과입니다. 별이나 행성과 같은 전경의 천체가 관측자와 더 멀리 있는 별 사이를 지날 때, 빛은 광원에서 휘어져 천체의 밝기가 몇 시간에서 몇 달까지 지속되는 것처럼 보입니다.

천문학자들은 이러한 밝기의 변동, 즉 갑작스러운 변화를 이용하여 우리와 다른 외계 행성의 위치를 ​​파악할 수 있습니다. 이번 연구에서는 마이크로렌징 신호를 이용하여 OGLE-2016-BLG-0007을 발견했습니다. OGLE-2016-BLG-0007은 지구의 약 두 배에 달하는 질량비를 가지고 있으며 토성보다 궤도가 더 넓은 슈퍼지구입니다.

이러한 관측을 통해 연구팀은 외계행성을 두 그룹으로 나눌 수 있었습니다. 하나는 슈퍼지구형 행성과 해왕성형 행성으로 구성된 그룹이고, 다른 하나는 목성이나 토성과 같은 가스행성으로 구성된 그룹입니다. 이 발견은 행성계 과학에 새로운 지평을 열어줍니다. 외계행성의 분포에 대한 더 깊은 이해는 외계행성의 형성 및 진화 과정에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니다.

중국, 한국, 하버드 대학, 미국 스미소니언 연구소의 연구자들이 주도한 이 연구는 최근 Science 저널에 게재되었습니다.

연구진은 결과를 설명하기 위해 행성 형성에 대한 이론적 시뮬레이션을 통해 도출된 예측과 비교했습니다. 그 결과, 외계 행성은 질량과 구성에 따라 여러 그룹으로 구분될 수 있지만, 이를 생성하는 메커니즘은 다양할 수 있음을 보여주었습니다.

"가스 거대 행성 형성에 대한 지배적인 이론은 폭주 가스 강착에 의한 것이지만, 다른 이론들은 강착과 중력 불안정성 둘 다에 의한 것일 수 있다고 주장합니다."라고 굴드는 말했습니다. "우리는 아직 그 둘을 구분할 수 없다고 말하고 있습니다."

오하이오 주립대 천문학 교수이자 이 연구의 공동 저자인 리처드 포지는 그렇게 하려면 KMTNet이나 이와 유사한 마이크로렌즈 장비와 같은 특수 시스템에서 장기적으로 수집된 더 많은 데이터가 필요할 가능성이 크다고 말했습니다.

"미세중력렌즈 별 현상을 찾는 건 어렵습니다. 행성을 품은 미세중력렌즈 별을 찾는 건 제곱근 계산이 필요합니다."라고 그는 말했습니다. "이런 별을 백 개라도 찾으려면 수억 개의 별을 살펴봐야 합니다."

이러한 정렬 현상은 매우 드물어서 지금까지 발견된 5,000개가 넘는 외계행성 중 마이크로렌즈 기법을 통해 확인된 것은 237개에 불과합니다. 포게는 이제 남아프리카공화국, 칠레, 호주에 위치한 세 대의 강력한 맞춤형 망원경의 도움으로 KMTNet 시스템이 과학자들이 우주에서 이러한 놀라운 현상들을 일상적으로 찾아낼 수 있도록 돕고 있다고 말했습니다.

특히, 오하이오 주립대 영상과학연구소의 과학자들이 외계행성 식별에 사용되는 한국형 마이크로렌징 망원경 네트워크 카메라(KMTCam)를 설계하고 제작했습니다. 포지는 기술이 계속 발전함에 따라, 이처럼 헌신적이고 세계적인 협력을 통해 과학 이론에 대한 비전이 실제 발견으로 이어질 것이라고 말했습니다.

"우리는 마치 고생물학자처럼 우리가 살고 있는 우주의 역사뿐만 아니라 그것을 지배하는 과정들까지 재구성하고 있습니다."라고 그는 말했다. "그래서 그 두 가지 조각을 하나로 합쳐 하나의 그림으로 만드는 데 기여하는 것은 엄청나게 만족스러운 일이었습니다."

오하이오 주립대 ISL 팀의 다른 구성원으로는 브루스 애트우드, 톰 오브라이언, 마크 존슨, 마크 더웬트, 크리스 콜라로사, 제리 메이슨, 다니엘 파팔라도, 스킵 샬러가 있습니다. 이 연구는 미국 국가과학기금(NSF), 칭화대학교, 중국 국가자연과학기금, 하버드-스미소니언 천체물리학 센터, 중국 유인우주선 프로젝트, 폴란드 학술교류처, 한국연구재단의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250425113451.htm