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외계행성 HIP 67522 b(오른쪽 아래)가 중심별 HIP 67522(왼쪽 가운데) 표면의 방사선 폭발로 대기가 날아가 질량을 잃는 모습을 표현한 그림. Janine Fohlmeister 제공

태양 주변을 공전하는 지구와 다른 행성들처럼 태양계 밖의 수많은 별(항성)들도 다양한 형태의 행성을 가지고 있다. 별에 가까이 공전하면서 별 표면의 에너지 폭발을 유도하는 외계행성이 관측됐다. 이 외계행성은 자신이 유도한 폭발의 영향으로 질량을 잃는 과정을 반복하며 '죽음'을 앞당기고 있는 것으로 분석됐다.

에카테리나 일린 네덜란드 라디오천문학연구소(ASTRON) 연구원팀은 유럽우주국(ESA) 키옵스(Cheops) 우주망원경을 통해 중심별의 에너지 폭발을 유도하는 외계행성을 관찰하고 연구결과를 2일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에 공개했다. Cheops는 외계행성을 탐사하기 위한 우주망원경이다. 이번 관측 결과는 행성이 중심별의 활동에 직접 영향을 주는 첫 사례다.

태양은 플레어라는 표면 에너지 폭발을 일으켜 고에너지 입자와 방사선을 방출해 지구를 포함한 태양계 행성들에 영향을 미친다. 플레어를 포함한 별의 활동은 보통 별에서 행성으로 에너지가 일방적으로 전달된다.

외계행성 HIP 67522 b가 중심별 HIP 67522 주변을 공전하면서 자기에너지를 축적한 뒤 별을 향해 에너지 파동을 보내 대규모 플레어가 발생하는 모습을 표현한 그림. Danielle Futselaar 제공

연구팀은 지구에서 약 407광년(1광년은 빛의 속도로 1년 이동한 거리) 떨어진 별 HIP 67522의 주변을 매우 가까운 거리에서 7일마다 공전하는 행성 HIP 67522 b에 주목했다. 별과 행성 사이의 거리가 가깝고 별의 자기장이 강하다는 분석을 바탕으로 HIP 67522 b가 중심별의 활동에 영향을 미칠 수 있다고 가정한 것이다. HIP 67522는 1700만년 된 젊은 별로 행성을 2개 가지고 있다. 나이가 약 45억년인 태양과 비교하면 매우 젊은 별이다.

Cheops를 활용해 HIP 67522를 관측한 결과 HIP 67522 b가 궤도를 돌면서 행성 자기장으로 별의 활동에 영향을 미쳐 별 표면에 대규모 플레어를 유발하는 것으로 분석됐다. 궤도를 돌며 행성에 축적된 자기에너지가 별에 전달되면서 플레어가 일어난다는 설명이다.

HIP 67522 b는 자신의 방향으로 플레어의 폭발 방향을 유도해 고에너지 방사선에 지속적으로 폭격됐다. 

HIP 67522 b는 목성과 비슷한 크기지만 사탕과 비슷할 정도로 밀도가 낮다. 방사선은 행성의 가벼운 대기를 날려 보내며 질량을 빠르게 줄이고 있는 것으로 분석됐다. 지속적인 방사선 노출로 HIP 67522 b이 앞으로 1억년 내에 해왕성 크기까지 줄어들 수 있다는 계산이다. 현재 목성 질량은 해왕성의 약 18배다.

연구팀은 향후 HIP 67522에서 방출되는 방사선의 종류를 파악하고 이번 사례와 유사한 별-행성 시스템을 더 찾아 연구할 계획이다. 

<참고 자료>
- doi.org/10.1038/s41586-025-09236-z

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]

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