Elias 2-24 b 외계행성은 100만 년 미만 나이와 목성급 질량으로 역대 최연소 기록을 새로 쓴다
천문학 연구팀이 지구에서 약 450광년 떨어진 성간 영역에서 지금까지 인류가 관측한 외계행성 중 가장 어린 천체인 Elias 2-24 b를 포착했다. 이 행성은 나이가 100만 년 미만이며 목성과 대등한 질량을 유지한 채 모항성 주변의 먼지와 가스 원반 내부에 머물고 있다.
중심별의 명칭은 어린 항성 구조를 광범위하게 측량한 천문학자 J. H. Elias의 이름에서 비롯했다. 연구팀은 이번 관측 검증 결과를 학술지 The Astrophysical Journal Letters에 공식 발표했다. 기존 기록은 500만 년 이상의 연령을 가진 천체들이 차지하고 있었다.
이전까지 학계가 공인한 최연소 외계행성은 PDS 70 및 WISPIT 2 성계에 위치한 4개의 천체였다. 표준 형성 이론에 따르면 목성 규모의 가스 행성이 탄생하려면 최소 500만 년의 물질 집적이 필요하다.
원반 틈새에서 확인된 거대 가스 천체의 물리적 특징
Elias 2-24 b는 지구와 태양 사이 거리의 55배에 달하는 외곽 궤도를 회전한다. 칠레 천체물리학연구소 소속 Lucas Cieza 교수는 과거 이론 모델이 어린 행성의 빠른 응축 과정을 완벽히 규명하지 못했다고 NASA 발표를 통해 지적했다. 하와이에 위치한 W. M. Keck 천문대의 관측 아카이브를 면밀히 분석한 Diego Portales 대학교의 Andrea Bernardi 연구원은 항성 주변을 둘러싼 원반 틈새 영역을 집중적으로 추적하여 2018년과 2020년에 기록된 방대한 광학 데이터를 대조한 끝에 마침내 Elias 2-24 b 외계행성의 궤도 운동을 완벽하게 확인했다. 이 장비는 항성 빛을 차단한다.
칠레 소재 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 간섭계 ALMA는 중심별 주변 물질에서 뚜렷한 물리적 간극을 감지했다. 유럽남방천문대가 운영하는 초거대망원경 VLT 역시 동일한 좌표에서 궤도 구조와 일치하는 미세한 광원을 측정했다.
- 칠레 ALMA 전파망원경이 포착한 항성 주위 원반의 도넛형 틈새 구조
- 하와이 케크 천문대 코로나그래프 장비로 수집한 2018년 및 2020년 광학 영상 대조
- 유럽남방천문대 VLT 관측망을 통한 미세 복사 신호의 독립 검증
Andrea Bernardi 연구원은 행성이 물질을 끌어당겨 통로를 형성한다는 점을 들어 관측 위치의 정합성을 설명했다. 분석팀은 2년에 걸친 이동 궤적을 확인하여 배경 별이나 장비 잡음 가능성을 배제했다. 관측 자료는 10년간 이어진 Elias 2-24 원반 구조 논쟁을 해결했다.
관측 기술 한계 극복과 차세대 우주망원경 장비
성간 물질은 밀도 높은 분자운 속에서 뭉쳐지며 고리 모양 구조를 생성한다. 종전 기술은 궤도가 멀거나 분진이 짙은 환경에서 식현상을 감지하기 어려웠다.
현재 등록된 외계행성 6천여 개 대부분은 수십억 년 된 중심별에 근접한 천체 위주로 구성되어 있다. Lucas Cieza 교수는 은하계 전역에서 별과 행성이 꾸준히 형성되지만 관측 기기의 광학적 제약으로 어린 천체의 직접 촬영이 제한되어 왔다고 설명했다. Andrea Bernardi 연구원은 서로 다른 관측 시설의 데이터를 교차 검증하는 방식이 이번 위치 확인의 핵심이었다고 밝혔다.
미국 항공우주국 NASA는 항성의 강력한 산란광을 걸러내는 고성능 코로나그래프를 탑재한 Nancy Grace Roman 우주망원경 개발을 진행하고 있다. 이 관측 장비는 목성 크기 천체의 내부 궤도 신호를 분리하도록 설계되었다.
