행성끼리 ‘꽝’…우주 충돌 사고 포착 [우주를 보다]

태양계 행성은 일정한 거리를 두고 태양 주위를 공전하기 때문에 수십억 년간 서로 충돌할 위험 없이 공전할 수 있다. 하지만 태양계 초기 상황은 이와 많이 달랐다. 과학자들은 초기 태양계에 수십 개의 미행성이 존재했고 이들이 서로 충돌하면서 현재와 같은 태양계를 형성했다고 보고 있다. 예를 들어 지구 역시 초기에 화성 정도의 원시 행성인 테이아와 충돌했고 그 결과 지구와 달이 만들어진 것으로 분석된다.

과학자들은 원시 행성 간 충돌이 드문 일이 아니라고 예상해 왔지만, 실제 행성 충돌의 증거를 확보하지는 못했다. 매우 드물게 일어나는 일인 데다 설령 충돌한다고 해도 지구에서 관측하기 쉽지 않기 때문이다.


26일 학계에 따르면 워싱턴대의 아나스타시오스 차니다키스와 동료들은 우연한 기회에 외계 행성 충돌의 증거를 발견했다. 연구팀은 유럽우주국(ESA)의 가이아 탐사선 데이터를 분석하던 중 2020년 전 자료에서 이상한 밝기 변화를 보이는 별을 확인했고, 이를 조사한 결과 행성 충돌의 증거를 찾아냈다.

연구팀이 발견한 가이아 20ehk(Gaia20ehk)는 은하계 중심 방향으로 지구에서 1만 1000광년 정도 떨어진 별로 2016년 전까지는 평범한 별이었다. 그런데 2016년부터 세 차례에 걸쳐 밝기가 급격히 감소한 후 2021년경에는 불규칙한 밝기 변화를 거듭했다.

이와 같은 불규칙한 변화는 이 별을 가리는 다른 천체가 어두운 별이나 지나가는 행성이 아니라 급격히 변하고 있는 먼지 구름 같은 형태라는 점을 암시한다. 여기에 전에는 한 번도 이런 밝기 변화를 보인 적이 없다는 점을 고려하면 갑작스럽게 발생한 일로 볼 수 있다.



연구팀은 추가 관측을 통해 가이아 20ehk의 적외선 광도 곡선이 가시광선 곡선과 완전히 반대라는 사실을 발견했다. 가시광선이 깜빡거리며 어두워지기 시작했을 때 적외선은 급격히 증가했는데, 이는 별을 가리고 있는 물질이 매우 뜨거워 적외선 영역에서 강한 빛을 내고 있다는 의미다.

이 모든 내용을 종합할 때 연구팀이 내놓은 가장 가능성 높은 설명은 행성 간 충돌이다. 행성 충돌 후 생성된 지 얼마 안 된 막대한 양의 뜨거운 먼지 구름이 별의 빛을 가릴 뿐 아니라 그 모양도 변하면서 별의 밝기도 이상하게 변했다고 설명하면 관측 데이터를 잘 뒷받침할 수 있다. 여기에 충돌한 위치 역시 지구와 태양 사이 거리인데, 과거 지구와 테이아가 충돌을 일으킨 궤도와 흡사하다.

이번 연구는 매우 드물게 일어나는 행성 간 충돌을 실시간으로 포착했다는 데 큰 의의가 있다. 앞으로 과학자들은 이 별의 밝기 변화를 지속적으로 관측해 행성 충돌 후 어떤 변화가 일어나는지 알아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com