[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 영화 '인터스텔라'가 슈퍼 지구에 대한 상상력을 자극했다면, 이제 현실이 영화를 따라잡고 있다. 한국 천문학자들이 참여한 국제 연구진이 지구에서 1만4000광년 떨어진 곳에서 특별한 '슈퍼지구'를 발견했기 때문이다.

우주항공청은 한국천문연구원이 참여한 국제 공동연구진이 외계행성탐색시스템(KMTNet) 관측자료를 활용해 토성보다 먼 궤도로 공전하는 장주기 슈퍼지구 외계행성을 발견했다고 25일 밝혔다.

2023년 7월 30일까지 발견된 외계행성 약 5천여 개에 대한 행성 공전주기에 따른 행성/모성 질량비(q) 분포 [자료=우주항공청] 2025.04.24 biggerthanseoul@newspim.com

'OGLE-2016-BLG-0007Lb'라는 이름의 이 슈퍼지구는 지구 질량의 1.3배이지만, 태양 질량의 0.6배에 해당하는 모성으로부터 약 15억km 떨어진 거리(태양-지구 거리의 약 10배)에 위치한다. 지구로부터 약 1만4000광년 떨어져 있다.

지금까지 발견된 장주기 슈퍼지구 중 가장 작은 질량을 가지고 있으며, 모성과 행성 사이의 거리가 가장 먼 행성으로, 공전주기는 약 40년 정도로 추정된다.

KMTNet은 미시중력렌즈 현상을 이용해 외계행성을 찾는 방법을 활용한다. 어떤 별을 관측하고 있을 때, 별과 관측자 사이에 보이지 않는 천체가 지나가게 되면, 그 천체의 중력에 의해 빛이 휘어져 관측하고 있던 별의 밝기가 원래보다 밝아지는 현상이 발생한다. 이때 만약 중간에 놓인 별이 행성을 가지고 있다면, 별의 밝기가 밝아졌다가 다시 어두워지는 매끄러운 밝기 변화와 함께 행성에 의한 추가적인 밝기 변형이 발생한다.

이 방법으로 KMTNet은 2015년 가동 이후 227개의 외계행성을 직접 발견했으며, 이는 미시중력렌즈 방법으로 발견된 전체 외계행성(약 300개)의 대부분을 차지한다.

연구진은 2016년부터 2019년까지 발견된 63개의 외계행성 표본을 기반으로 통계적인 빈도수를 계산한 결과, 행성의 빈도수 분포가 슈퍼지구 행성과 목성형 행성에 대응하는 쌍봉 분포를 이루고 있다는 것을 확인했다. 통계적으로 100개의 별 중 슈퍼지구는 약 35개, 목성형 행성은 약 12개로 계산됐다. 이는 이론적으로 예측된 대로 지구형 행성과 목성형 행성이 서로 다른 과정을 거쳐 형성됐다는 사실을 알려준다.

외계행성탐색시스템(KMTNet) [사진=우주항공청] 2025.04.24 biggerthanseoul@newspim.com

정연길 천문연 선임연구원은 "이론의 예측대로 지구형 행성과 목성형 행성이 다른 형성 과정을 거쳐 형성됐다는 것을 관측적으로 입증하고 우주에 장주기 슈퍼지구가 많다는 것을 확인했다"며 "외계행성은 행성의 형성 및 진화를 이해할 수 있는 중요한 단서가 된다"고 설명했다.

행성은 일반적으로 지구형(암석형) 행성과 목성형(가스형) 행성으로 분류되며, 이들은 서로 다른 과정을 거쳐 형성된다. 장주기 지구형 행성과 목성형 행성이 다른 과정을 거쳐 형성된다면, 이들의 빈도수 분포는 이른바 쌍봉 분포를 따를 것으로 예상됐다. 다만 그동안 이를 뒷받침하는 관측적 증거는 그동안 발견되지 않았다.

이번 연구 결과는 이같은 이론과 관측 간의 불일치를 해소하는 중요한 발견으로 평가된다.

윤영빈 우주항공청장은 "우리나라가 개발하고 운영 중인 KMTNet의 우수한 성능 덕분에 미시중력렌즈 방법을 통한 외계행성 발견을 선도하고 있다"며 "앞으로도 우리 장비를 활용한 꾸준한 과학적 연구 성과를 기대한다"고 말했다.

이번 연구결과는 25일자 사이언스지에 게재됐다.

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