3분 읽기
- 행성을 가진 거의 모든 알려진 쌍성계에서 별들이 100 천문단위(AU) 이상 떨어져 있다.
- 두 개의 행성이 한 별을 공전하고, 세 번째 행성은 동반성을 공전

두 별이 세 개의 행성을 공유
천문학자들이 이중성계에서 독특한 행성 배열을 발견했다.

독특한 삼중성계:
천문학자들이 독특한 행성 배열을 가진 이중성계를 발견했다. 지구 크기의 따뜻한 외계행성 세 개 중 두 개는 첫 번째 별을 공전하고, 세 번째 행성은 파트너 별을 공전한다. 이러한 행성 배열은 이전에 관찰된 적이 없다. 두 별이 매우 가까이 있는 것도 이례적이다. 연구진이 "천문학과 천체물리학"에 보고한 바와 같이, 이 두 별은 행성을 가진 가장 가까운 별 쌍성이다. 

▲ 천문학자들은 세 개의 행성이 서로 다른 별을 공전하는 이중성계를 처음으로 발견했다. © Mario Sucerquia/ University of Grenoble Alpes

대부분의 별은 단독으로 존재하는 것이 아니라 다중성계의 일부, 대개 이중성으로 탄생한다. 그리고 이러한 별들은 행성을 품고 있을 수도 있다. 천문학자들은 이미 두 개 이상의 별을 가진 약 500개의 외계행성을 발견했다. 이러한 행성들은 보통 하나의 동반성만 공전하지만, 드물게는 두 별 주위를 도는 이중성 궤도를 따라 발견되기도 한다.

또 다른 놀라운 특징은 행성을 가진 거의 모든 알려진 쌍성계에서 별들이 100 천문단위(AU) 이상 떨어져 있다는 것이다. 반면, 행성 동반성을 가진 근접 쌍성은 드물다. 벨기에 리에주 대학교의 세바스티안 주니가-페르난데스(Sebastián Zúñiga-Fernández)와 그의 동료들은 "이는 가까운 쌍성이 행성의 형성이나 생존을 방해한다는 것을 시사한다"고 설명했다.

행성을 가진 가장 가까운 쌍성

천문학자 팀이 최근 발견한 것은 더욱 놀랍다. 그들은 여러 대의 망원경을 사용해 약 190광년 떨어진 쌍성 TOI-2267을 연구했다. 이 적색 왜성 쌍은 불과 8 천문단위(AU) 거리에서 매우 가깝게 서로를 공전한다. 이는 두 별이 지구와 토성보다 더 가깝다는 의미다. NASA의 TESS 우주 망원경은 이 별들 주변에서 주기적인 밝기 감소를 감지했는데, 이는 최소 두 개의 외계행성이 존재한다는 것을 시사한다.

이것만으로도 이 쌍성계는 매우 특별하다. 천문학자들은 "데이터에 따르면 TOI-2267은 행성을 가진 가장 차갑고 가까운 쌍성계다"고 설명했다. 관측 결과에 따르면, 이 두 행성은 지구 크기와 거의 같으며 두 별 중 하나를 매우 가깝게 공전한다. TOI-2267b와 TOI-2267c는 각각 2.28일과 3.49일 만에 공전을 완료하며 3:2 공명을 한다고 연구팀은 보고했다.

▲ TOI-2267은 행성을 가진 가장 가까운 이중성계로 알려져 있으며, 이 비교 그림에서 확인할 수 있다. © Zúñiga-Fernández et al./ 천문학 및 천체물리학, CC-by 4.0

세 번째 행성이 ​​있다.

하지만 이 쌍성계에는 세 번째 행성 후보가 있으며, 이 외계행성의 공전 주기는 다른 두 행성 중 하나와 거의 같다. "이 후보가 실제로 행성이라면, 2.03일인 공전 주기는 TOI-2267b의 2.28일과 위험할 정도로 가깝다"고 Zúñiga-Fernández와 그의 동료들은 기술했다.

이는 이 쌍성계에 있는 세 개의 외계행성이 모두 같은 별을 공전할 수 없다는 의미다. 천문학자들은 "이를 모델링하려고 하면 시스템이 빠르게 불안정해진다"고 설명했다. 따라서 세 개의 외계행성 중 하나는 두 번째 별을 "회피"하여 공전해야 한다. 연구진은 모델을 통해 이 행성이 세 번째 행성 후보일 가능성이 가장 높다고 판단했으며, 이 행성 후보는 가칭 TOI-2267.02로 명명되었다.

독특한 행성 배열

주니가-페르난데스는 "분석 결과 독특한 행성 배열이 드러났다. 두 개의 행성이 한 별을 공전하고, 세 번째 행성은 동반성을 공전한다"며 "이로 인해 TOI-2267은 두 별을 공전하는 외계 행성이 발견된 최초의 쌍성계가 되었다"고 보고했다. 이러한 특이한 배열은 행성들이 서로의 궤도를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

동시에, 새롭게 발견된 이 행성계는 다성계에서 행성이 어떻게 형성되고 진화하는지에 대한 새로운 시각을 제공한다. "이렇게 밀집된 이중성계에서 지구 크기의 외계행성 세 개를 발견한 것은 특별한 기회다"고 주니가-페르난데스는 강조했다. "이를 통해 행성 형성 모델의 한계를 시험하고 우리 은하 내 다양한 ​​행성계 구조를 더 잘 이해할 수 있게 될 것이다.“

천문학자들은 제임스웹 망원경과 칠레의 새로운 베라 루빈 망원경을 이용한 향후 관측을 통해 TOI-2267과 그 주변의 특이한 세 행성에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있기를 기대한다. 이를 통해 외계행성의 질량과 구성을 명확히 하는 데 도움이 될 수 있다.

참고: Astronomy and Astrophysics, 2025; doi: 10.1051/0004-6361/202554419
출처: University of Liège / 리에주 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]