우리 태양계를 가만히 보면 뭔가 질서가 있는 게 느껴집니다. 우선 태양과 가까이에는 수성, 금성, 지구 그리고 화성이라는, 암석형 행성들이 위치해 있습니다. 그리고 태양에서 좀 더 멀리 외각으로 나가면 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이라는 거대한 가스형 행성들이 자리를 잡고 있습니다. 그리고 해왕성을 넘어 더 멀리 나가면 암모니아나 메탄 같은 물질들이 작은 얼음 형태로 넓게 분포되어 있는 카이퍼 벨트가 나옵니다.



키 작은 애들은 앞줄에 서고 키 큰 애들은 뒷줄에 서라...사진 잘 나오게...


물론 과학자들은 이런 태양계의 구성을 설명할 수 있는 이론을 가지고 있습니다. 그 이론을 아주 거칠게 요약하자면 태양계 생성 초기에 태양의 뜨거운 열로 인해 태양 가까이에 있던 가벼운 기체 성분들은 증발해 버려서 무거운 원소들만 남아서 나중에 암석형 행성들이 생겨났고 태양의 열기에서 비교적 멀리 떨어져 있던 외각 지역에서는 가스 성분들이 남아 있을 수 있어서 나중에 목성과 같은 가스형 행성들이 생겨났으며 그보다 더 먼 곳에서는 태양의 열기가 큰 영향을 미칠 수 없는 차가운 곳이 되다보니 기체 성분들도 고체 상태인 얼음으로 존재하게 된다는 게 이러한 이론의 골자입니다.

그런데 이런 모습의 우리 태양계는 일반적으로 별과 그 별 주위를 도는 행성들이 구성되는 시스템의 가장 전형적인 모습일까요? 즉, 저 멀리 다른 별들도 행성들이 이런 식으로 가까이에는 암석형, 멀리에는 가스형 행성들이 배열되어 있을까 하는 궁금증이 생기게 됩니다.

관측 장비들이 계속 발전하고 과학자들의 눈이 태양계를 벗어나서 저 먼 외부의 별들에게 시선을 고정하기 시작하자 우리 태양계와 같은 형태의 별과 행성 관계가 아닌 아주 특이한 별과 행성들도 하나 둘 발견되고 있다고 합니다. 오늘은 그 가운데 위에서 설명한 태양계 생성 이론과는 들어맞지 않는 좀 특이한 친구 두 명을 한번 소개해 보겠습니다.


1. 뜨거운 놈

1995년 스위스의 천문학자인 Michel Mayor와 Didier Queloz가 우리 태양계에서 약 50광년 정도 떨어져 있는 페가수스 별자리를 관측하던 중 흥미로운 현상을 하나 관측합니다. 거의 우리 태양 크기의 어떤 별(항성) 하나를 관측했는데 이 별이 가만히 있는 게 아니라 자기 자리에서 약간 흔들리고 있는 것을 발견한 것이었습니다. 이들은 이러한 현상이 벌어지는 원인으로 그 별 주위를 돌고 있는 행성을 지목했습니다. 즉, 그 별 주위를 돌고 있는 행성의 중력으로 인해 그 별이 가만히 있지 못하고 약간 흔들리고 있다는 것이 그들의 주장이었습니다. 이것은 처음으로 태양계 밖에서 다른 별을 돌고 있는 행성을 발견했다는 대담한 주장이기도 했습니다.



페가수스 별자리...


별들과는 달리 우리 태양계 밖에 있는 행성들은 직접 관측하는 것은 아주 어려운 일이기 때문에 행성의 존재를 알려면 간접적인 자료를 통해서 유추를 하는 경우가 많은 데 이번 경우 역시 별의 흔들림을 통해서 그 별을 돌고 있는 행성의 존재를 유추한 것이었습니다. 주변으로부터 아무런 영향도 없는데 별이 자기 자리에서 흔들릴 리는 없기 때문에 별이 흔들리고 있다면 무언가 별에 중력을 미치는 존재가 있다는 얘기이고 가까이에 뚜렷한 다른 별이 없는 이상 결국 그 별을 공전하는 행성이 원인일 수밖에 없지 않느냐는 얘기였습니다.






위에서 언급한 별의 이름은 51 Pegasi 이고 새로 발견된 행성의 이름은 51 Pegasi b가 되었습니다. (태양계 밖에 어떤 별이 있고 그 별을 도는 행성이 발견될 때 그 행성의 이름은 발견되는 순서대로 별 이름 다음에 b, c, d...이런 식으로 영어 알파벳 소문자가 붙는다고 합니다. 따라서 51 Pegasi b는 51 Pegasi 별에서 가장 먼저 발견된 행성이라는 의미가 됩니다.)

이 51 Pegasi b 행성은 여러 가지로 흥미로운 점이 많았습니다. 우선 이 친구는 자신의 모성인 51 Pegasi를 4일 만에 한번 공전한다는 사실이 밝혀졌습니다. 태양계에서 가장 공전주기가 빠른 수성의 경우 우리 태양을 한 바퀴 도는데 87.97일이 걸리니까 이 행성이 얼마나 빨리 공전을 하는 지 짐작하실 수 있을 겁니다.



난 별 한 번 도는데 365일씩 걸리는 애들은 이해가 잘 안돼...


또한 51 Pegasi b는 자신의 별과 가까이 있는데다가 우리 지구와 달의 관계처럼 모성인 51 Pegasi의 조석력에 붙들려 자전과 공전이 동기화가 이루어 졌기 때문에 한쪽 면만 계속해서 별을 쳐다보게 되었습니다. 따라서 이 행성에서는 평생 한쪽은 낮이고 한쪽은 밤입니다. 말 그대로 불지옥의 현실 버전인 셈이지요. 그러다 보니 이 51 Pegasi b의 평균온도는 무지막지하게 높아서 약 섭씨 1,000도가 넘을 것으로 예측되고 있습니다.

그리고 이 행성의 질량은 목성의 약 절반 정도, 지구 보다는 약 150배 정도 더 큰 행성이고 과학자들은 이 행성이 우리 지구와 같은 암석형 행성이 아니라 목성과 같은 가스형 행성인 것으로 보고 있습니다. 여기서 위에서 언급했던 우리 태양계의 생성 이론과 일치하지 않는 상황이 발생하게 됩니다. 이렇게 별 가까이에 암석형 행성이 아니라 가스형 행성이 존재하고 있으니 말입니다. 비율로 따져보면 지구가 태양으로부터 떨어져 있는 것보다 100배는 더 자신의 별에 가까이 접근해 있다고 하니 한마디로 행성 51 Pegasi b는 “뜨거운 목성”인 셈입니다. (실제로 과학자들은 이런 형태의 가스형 행성들을 “Hot Jupiter”라고 부르곤 한답니다.)



암 쏘 핫!핫!


51 Pegasi 의 뜨거운 열로 인해 51 Pegasi b의 대기가 가열되어 상승하게 되면 그 빈 공간을 메꾸기 위해 비교적 차가운 바람이 불어 닥치는데 그 풍속은 아마도 시간 당 수천 마일 정도일 것이므로 상상을 초월한다고 봐야 할 것입니다. 지구에서 부는 허리케인 정도는 여기서는 산들바람 정도도 못되겠지요. 그리고 이곳은 온도가 너무 높아서 수증기가 존재할 수 없습니다. 따라서 이 행성의 구름은 아마도 철(iron)일 것으로 예상되고 있으며 이곳에 비가 내린다면 그것은 물의 비가 아니라 철의 비일 것으로 보고 있습니다(지구에서 들고 다니는 우산으로는 안 되겠는걸요?...--;;;). 그리고 이 행성의 대기가 자신의 별에서 뿜어내는 대전입자가 만나서 발생하는 오로라는 지구의 북극에서 볼 수 있는 오로라와는 규모 면에서 비교할 수도 없을 만큼 거대한 장관일 것이라고 합니다.



우산 챙겨가라...오늘 일기예보에 비 온다더라...


이 51 Pegasi b는 한 마디로 “룰 브레이커(Rule Breaker)”라고 해야 할 거라고 합니다. 목성형 행성이 이렇게 자신의 별 가까이에서 이렇게 빠른 속도로 공전한다는 것은 지금까지의 별과 행성의 생성 이론으로는 잘 설명되지 않는 수수께끼라고 하는군요.


2. 흘리는 놈...

2001년에 과학자들은 또 다른 행성 하나를 발견합니다. 이 행성 역시 페가수스 별자리에 있는 별 가운데 하나를 돌고 있는 행성이었습니다. 이번에 발견한 행성의 이름은 HD 20945 8b라는 길고 특이한 것이었습니다. 이 행성의 질량은 지구의 약 200배 정도이고 앞서 소개한 51 Pegasi b처럼 이 친구도 위험할 정도로 자신의 모성 가까이에서 모성을 돌고 있는 행성이었습니다. 자신의 별에서 약 7백만 킬로미터 떨어져 있으니 태양과 수성 사이의 거리의 약 8분의 1정도 거리에서 공전을 하고 있는 것입니다. 이 별 역시 목성처럼 가스형 행성일 것으로 추정되었습니다.



안개속에  휩싸인 너...


모성에 너무 가까이에서 공전을 하다 보니 이 행성의 표면 온도는 적어도 섭씨 750도 정도는 될 것으로 보인다고 합니다. 자꾸 지구 온난화 지구 온난화 하는데 이 행성 앞에서는 온난화의 “온”자도 꺼내기가 민망할 것 같습니다.



도대체 얼마나 뜨거워서 "온난화"씩이나 말하는 건데?...한 300도 정도는 되냐?...


그런데 이 행성의 정말 특이한 점은 모성의 뜨거운 열기로 인해 이 행성이 매 초마다 약 550,000톤의 대기를 잃고 있다는 점입니다. 이 행성으로부터 대기가 끊임없이 밖으로 뿜어져 나오기 때문에 이 행성은 마치 커다란 가스로 된 구름 속에 들어가 있는 것 같은 모습이라고 합니다. 한 마디로 이 행성은 자신의 대기를 마치 피처럼 우주 공간으로 흘리고 있는 상황인 것입니다. 그러다보니 이 행성은 마치 혜성처럼 자신으로부터 나오는 가스의 꼬리가 자신의 공전 궤도를 따라서 수천 마일씩 뻗어 있다고 합니다.



전 항상 혜성이 그렇게 부러울 수가 없었어요...헤헤...--;;;


그런데 이게 지구의 천문학자들에게는 좀처럼 잡기 힘든 기회였다고 합니다. 처음으로 태양계밖에 존재하는 가스형 행성이 어떤 성분들로 구성되어 있는 지를 살펴볼 기회였기 때문이었지요. 그래서 그들은 허블 우주 망원경을 통해서 이 가스 꼬리의 성분을 분석했습니다. 그런데 분석 결과 놀랍게도 이 가스의 성분들은 여기 이곳에서도 흔하게 볼 수 있는 아주 기본적인 구성 물질들이었습니다. 나트륨, 탄소, 산소 같은 것들이 그 행성의 가스 꼬리를 구성하고 있던 것이었습니다. 특히 나트륨 같은 경우는 우리 태양계 밖의 천체에서부터는 처음으로 존재를 확인을 한 경우였다고 합니다. 수백 광년 떨어진 곳에 있는 천체들도 우리와 별로 다를 것 없는 물질들로 구성되어 있었던 것이지요. 왠지 다행스러운 기분이 들고 어떤 동질감마저 느껴지지 않습니까? 결국 우리는 아무리 멀리 떨어져 있어도 형제들이었던 것입니다.
위 아 더 월드!!!


이런 이야기들을 듣다 보면 결국에는 시선이 다시 우리 자신에게로 돌아오게 되는 것 같습니다. 우리 지구는 정말 우리에게는 One and Only한 존재가 아니겠습니까? 집 나가면 개고생이라더니 저 우주 밖에는 우리가 살만한 행성은 아마 존재하지 않을 지도 모르겠습니다. 그리고 생명체가 살기 적절한 행성이 있다고 한들 그들이 우리가 와서 정착해 주길 기다리면서 “빈집”으로 남아있다는 보장은 또 그 어디에 있겠습니까? 괜히 지구 밖으로 엄한 눈을 돌릴 게 아니라 지금 하나밖에 없는 지구를 잘 보전하고 아껴야 하지 않을까 하는 생각을 해 봅니다. 지구는 이 드넓은 우주에서 우리 인류에게 허락된 단 하나의 장소일지도 모르니까요.



다른 부동산 가봐야 별거 없어요...아, 여기 얼마나 좋아...위치 적당해...가격 적당해...


[이 글은 아래 유튜브 동영상의 내용을 바탕으로 해서 작성되었습니다. 본문에 사용된 이미지들 가운데 많은 것들이 해당 동영상에서 갈무리된 것들입니다.]

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