보석처럼 반짝거리는 행성 발견?!
보석처럼 반짝거리는 행성 발견?!
  • 함예솔
  • 승인 2018.12.23 04:50
  • 조회수 6000
  • 댓글 0
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2004년 2월, 하버드-스미소니언 천체물리학 센터의 과학자들은 무려 수백경 캐럿에 달하는 다이아몬드 별을 발견했다고 발표한 바 있었는데요. 'BPM 37093'인 이 별은 비틀즈의 노래 'Lucy in the sky with diamonds'에서 따온 별칭 'Lucy(이하 루시)'로 불리고 있습니다. (별 자체가 다이아몬드?)

 

 

그런데 이번에 천문학자들이 사파이어 혹은 루비처럼 반짝거리는 새로운 행성을 발견했다고 합니다. <Monthly Notices of the Royal Astronomical Society>에 게재된 연구에 따르면, 'HD 219134 b'라 불리는 이 행성은 슈퍼지구(super-earth)의 유형으로 분류될 수 있다고 하는데요. 참고로 슈퍼지구란 지구보다 큰 지구형 행성이면서 생명체가 존재할 가능성이 있는 곳을 말합니다. 새로 발견된 이 행성은 지구와 화성처럼 금속과 암석이 차지하는 비율이 높고, 크기는 화성과 지구보단 훨씬 크지만 해왕성보다는 작다고 합니다. 

 

루비처럼 반짝거리는 행성? 출처: fotolia
루비처럼 반짝거리는 행성? 출처: fotolia

 

행성 구성성분 차이는 '온도' 때문

 

이 행성의 특이점은, 항성(star)과의 거리가 지구-태양 거리에 비해 무척이나 가깝다는 점인데요. 이 행성이 만들어질 당시 이 궤도를 그대로 유지했다고 가정한다면, 이 행성의 구성성분은 지구와 매우 다를 것이라고 합니다. 항성과 가깝기 때문에 행성의 온도가 더 높을 것으로 예상되기 때문인데요.

 

일반적으로 태양계와 같은 행성계가 형성될 때의 과정을 보면, 성운이 회전하면서 수축해 태양과 같은 항성을 만들고 원반을 형성합니다. 이후 원반을 이루던 나머지 물질들이 뭉쳐져 행성이 형성됩니다. (태양계 형성, 가장 유력한 가설은?
 

먼지 원반 상상도. 출처 : NASA
먼지 원반 상상도. 출처 : NASA

원반을 이루던 나머지 물질들이 뭉쳐져 행성으로 만들어질 때 규소(Si)나 철(Fe), 마그네슘(Mg) 같은 원소들이 응축하게 되면 수성, 금성, 지구, 화성의 구성성분을 가지게 됩니다. 그런데 이때 응축되는 물질들이 1,200K 온도(926.9℃)보다 높은 온도 조건에서, 화학적 평형상태를 이루며 형성될 경우 Fe, Mg, Si, Al, Ti, Na와 같은 주요 내화원소(refractory element)의 구성적 차이가 크게 달라질 수 있다고 합니다. 그리고 이러한 구성성분의 차이는 암석형 행성의 부피 밀도(bulk density)를 달라지게 만든다고 합니다. 

 


루비, 사파이어로 이뤄져있다고? 

 

행성이 루비와 사파이어로 이뤄져 있다고? 출처: pixabay
그 행성, 얼마입니까? 출처: pixabay

지구 핵의 주성분은 철(Fe)입니다. 하지만 이번에 발견한 행성의 경우 칼슘(Ca)과 알루미늄(Al)이 풍부할 거라는 분석입니다. 즉, 행성을 이루고 있는 암석들은 주로 산화알루미늄으로 이뤄진 결정구조를 가진 강옥일 가능성이 크다는 말인데요. 강옥은 금속 원소와 산소가 결합하면서 만들어진 산화광물입니다. 모스 굳기가 9에 해당할 만큼 다이아몬드 다음으로 단단한 광물이라고 할 수 있습니다.

 

강옥 구조. 출처: Wikimedia Commons
강옥 구조. 출처: Wikimedia Commons

강옥은 어떤 금속 원소와 결합하는가에 따라 색이 달라질 수 있는데요. 루비는 강옥 중에서도 크롬의 함량이 높아 붉은 색을 띤다고 합니다. 반면, 사파이어의 경우는 강옥 중에서 적색을 제외한 다른 색을 띠는 모든 강옥을 말합니다. 그러니까 이 행성은 알루미늄이 풍부해 강옥인 루비와 사파이어처럼 반짝거릴 수 있다는 말이겠죠.

 

지구형 행성과 달라

 

연구진은 시뮬레이션을 수행해보았는데요. 그 결과 이 행성은 전반적으로 규소(Si), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca)이 가장 풍부했습니다. 반면 철(Fe)은 거의 없었습니다. 일반적으로 행성의 자기장은 액체 상태의 전도성을 가진 핵으로 인해 발생하는데요. 이론적으로는 자기장을 만들기 위해서 핵이 철을 꼭 함유할 필요는 없습니다. 하지만 연구진의 시뮬레이션에 따르면, 발견된 행성은 핵이 전혀 없고, 자기장도 없을 것으로 보입니다. 만약, 있다고 하더라도 이는 태양계의 행성 주변에서 발견되는 것과 완전히 다른 자기장일 것으로 보인다고 합니다.

 

또한, 발견된 행성의 내부 구조 역시 상당히 다를 것으로 보이는데요. 기상 상태와 냉각 조건도 다를 것으로 전망됩니다. 이 행성의 궤도는 항성과 너무 가까워 행성이 만들어질 당시, 밀도가 지구에 비해 10~20% 적었을 것으로 추정됩니다. 따라서 두꺼운 대기를 가질 수 없었을 겁니다. 하지만 발견된 행성이 낮은 밀도를 갖는 것은 마그마 바다 때문일 수 있습니다. 연구진은 마그마 바다가 이에 어떤 영향을 미쳤는지에 대해서는 아직 확실하게 알아내지 못했습니다.

 

▶3줄 요약

-슈퍼지구 유형인 'HD 219134 b' 행성
-항성(star)과 거리가 매우 가까워
-알루미늄 풍부해 루비와 사파이어처럼 반짝

 

##참고자료##

 

C Dorn et al., ‘A new class of Super-Earths formed from high-temperature condensates: HD219134 b, 55 Cnc e, WASP-47 e’, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sty3435(2018)


 



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