[천문학 개념 #12] 솜사탕처럼 부푼 행성? TESS가 찾은 슈퍼퍼프 외계행성

NASA의 TESS 우주망원경 자료에서 매우 이상한 외계행성 두 개가 확인되었습니다. TOI-791 b와 TOI-791 c입니다. 이 행성들은 크기만 보면 목성급이지만, 질량은 목성의 아주 작은 일부에 불과합니다. 그래서 NASA는 이들을 super-puff 행성으로 설명합니다. 이름 그대로 아주 낮은 밀도를 가진, 부풀어 오른 행성입니다.

이번 글은 TESS가 찾은 슈퍼퍼프 행성이 무엇인지, 왜 과학자들이 이런 행성을 중요하게 보는지 정리한 개념 글입니다.

핵심 요약

• TESS는 별빛이 주기적으로 어두워지는 현상을 이용해 외계행성을 찾습니다.
• TOI-791 b와 TOI-791 c는 목성 크기에 가깝지만 질량은 매우 작습니다.
• NASA 설명에 따르면 TOI-791 b는 목성 질량의 3.0%, TOI-791 c는 5.9% 수준입니다.
• 두 행성은 지구에서 약 1,113광년 떨어진 태양 비슷한 별 TOI-791을 돌고 있습니다.
• 공개 이미지는 실제 사진이 아니라 과학 자료를 바탕으로 한 artist interpretation입니다.
• 이런 행성은 행성 형성과 대기 진화를 이해하는 데 중요한 단서를 줄 수 있습니다.

슈퍼퍼프 행성이란 무엇일까?

슈퍼퍼프 행성은 크기에 비해 질량이 매우 작은 외계행성을 말합니다. 쉽게 비유하면 겉보기에는 큰 풍선 같지만, 안에는 예상보다 적은 물질이 들어 있는 셈입니다. 물론 실제 행성이 비어 있다는 뜻은 아닙니다. 밀도가 낮고 대기가 크게 부풀어 있을 가능성이 있다는 의미입니다.

태양계의 목성은 거대한 가스 행성입니다. 그런데 TOI-791 b와 c는 목성만큼 크거나 더 크면서도 질량은 훨씬 작습니다. 그래서 과학자들은 이런 행성이 어떻게 형성됐고, 어떻게 대기를 유지하는지 궁금해합니다.

TOI-791 b와 c 핵심 수치

항목	TOI-791 b	TOI-791 c
크기	목성과 거의 비슷	목성보다 큼
질량	목성의 3.0%	목성의 5.9%
공전 주기	139일	232일
특징	매우 낮은 밀도	매우 낮은 밀도

NASA 기사에 따르면 TESS는 7년에 걸쳐 총 1,122일의 자료를 모았습니다. 이런 긴 관측 기간이 있었기 때문에 공전 주기가 긴 행성의 반복 신호를 확인할 수 있었습니다.

TESS는 행성을 직접 찍었을까?

아닙니다. TESS는 보통 외계행성을 직접 사진으로 찍는 방식이 아니라, 행성이 별 앞을 지나갈 때 별빛이 살짝 어두워지는 현상을 관측합니다. 이것을 통과법(transit method)이라고 합니다.

행성이 별 앞을 지나가면 별빛이 일정한 패턴으로 줄어듭니다. 이 패턴이 반복되면 행성 후보를 찾을 수 있습니다. 이후 여러 자료를 분석해 행성의 크기, 공전 주기, 질량 등을 추정합니다.

왜 이런 행성이 중요한가?

슈퍼퍼프 행성은 기존 행성 형성 모델에 질문을 던집니다. 큰 행성은 보통 질량도 클 것이라고 생각하기 쉽지만, 이 행성들은 크기와 질량의 관계가 직관과 다릅니다.

이런 행성을 연구하면 다음 질문에 접근할 수 있습니다.

• 거대 행성은 어떤 조건에서 낮은 밀도를 갖게 될까?
• 두꺼운 대기는 어떻게 유지될까?
• 행성은 형성 후 궤도를 이동했을까?
• 같은 별 주변에서 두 슈퍼퍼프가 함께 발견된 것은 어떤 의미일까?

불확실성과 주의할 점

TOI-791 b와 c의 이미지는 직접 촬영한 사진이 아니라 과학적 해석을 바탕으로 만든 그림입니다. 또 대기 성분, 자전, 형성 경로는 앞으로 더 많은 관측이 필요합니다. 따라서 솜사탕 행성이라는 표현은 밀도가 낮다는 비유로 이해해야지, 실제 재질을 뜻하는 말은 아닙니다.

FAQ

슈퍼퍼프 행성은 생명체가 살 수 있나요?

현재 이 글의 핵심은 생명체 가능성이 아니라 행성의 밀도와 형성 과정입니다. 거대 가스 행성에 가까운 성격이므로 지구형 생명체 거주 가능성과 바로 연결하면 안 됩니다.

왜 질량을 직접 재기 어렵나요?

외계행성은 너무 멀리 있어 저울에 올릴 수 없습니다. 별빛 변화, 궤도 변화, 행성끼리의 중력 영향 같은 간접 신호를 분석해 질량을 추정합니다.

TESS와 제임스 웹은 역할이 다른가요?

네. TESS는 넓은 하늘에서 외계행성 후보를 찾는 데 강점이 있습니다. 제임스 웹은 일부 목표의 대기 성분 등 더 자세한 후속 관측에 강점을 가질 수 있습니다.

함께 이어서 보면 좋은 주제

• [천문학 탐사 #15] 유클리드가 본 은하수 중심: 로만 망원경이 이어서 볼 핵심 구역

[천문학 탐사 #15] 유클리드가 본 은하수 중심: 로만 망원경이 이어서 볼 핵심 구역

 

• [천문학 탐사 #16] 허블이 포착한 별 샹들리에: NGC 6723이 오래된 은하 기록인 이유

[천문학 탐사 #16] 허블이 포착한 별 샹들리에: NGC 6723이 오래된 은하 기록인 이유

 

참고 자료

• NASA Science - NASA's TESS Mission Reveals the “Puffiest” Planets Ever Found