점점 태양을 향해 가는 태양계 최대 행성 ‘목성’ [과학it슈]

[시선뉴스 이호] 목성은 태양계에서 가장 큰 행성으로 질량은 태양계의 다른 행성들을 모두 합한 것의 2.5배에 달할 정도다. 

일반적으로 이처럼 거대한 가스 행성은 별(항성)에서 멀리 떨어진 곳에서 생성된 후 안쪽으로 진입하기 때문에 다른 행성계에서는 별의 가까이에서 관측된다. 따라서 태양계와 멀리 떨어져 있는 목성은 그 존재 자체가 수수께끼였다. 

그러나 이런 목성의 수수께끼에 대한 답이 제시되었다. 26일 스웨덴 룬드대학에 따르면 천문학과 안데르스 요한센 교수가 이끄는 연구팀이 컴퓨터 시뮬레이션(모의실험)을 통해 처음으로 목성의 형성 과정과 이동 경로를 밝혔다고 전했다. 

연구팀은 목성이 태양에서 지금보다 4배나 더 바깥쪽으로 떨어진 곳에서 형성된 뒤 약 70만년에 걸쳐 서서히 안으로 진입한 결과가 현재의 위치라는 것이다. 

이 결과는 목성이 태양 가까이에서 형성된 뒤 바깥으로 이동했을 것이라는 이전 연구와는 완전히 반대의 결과이지만 일반적인 거대 가스 행성의 움직임과는 일치하는 모양새를 갖는다. 

논문 제1저자인 박사 과정의 시모나 피라니 연구원은 “목성이 태양에서 멀리 떨어진 곳에서 형성된 뒤 현재의 궤도로 옮겨왔다는 증거를 제시한 것은 이번 연구가 처음이다. 목성과 같은 궤도로 태양을 도는 트로이 소행성군(群)에서 그 증거를 찾았다.”고 밝혔다.
 
트로이 소행성군은 태양과 목성이 정삼각형으로 중력균형을 이루는 목성 궤도의 앞과 뒤의 라그랑주점에서 무리를 이루고 있는데 앞 무리가 뒤 보다 소행성이 50%가량 더 많은 비대칭성을 보인다. 연구팀은 이를 주목하여 비대칭성을 만든 원인을 찾기 위해 거리와 시간 등 다양한 변수로 컴퓨터 모의실험을 했다.

그 결과, 목성이 약 45억년 전 태양에서 18AU(태양~지구 거리·1AU=약 1억4천960만㎞) 떨어진 곳에서 얼음 소행성으로 행성 형성을 시작하는 경우에만 트로이 소행성군이 현재와 같은 형태를 띄는 것으로 나타났다.

이를 토대로 유추해 보면 목성은 행성 형성이 되고 약 200만~300만년 안에 태양계 안쪽으로 이동하기 시작하여 70만년에 걸쳐 태양에서 5.2AU 떨어진 현재의 위치까지 이동하게 된다. 

신성이었던 목성은 태양계에 남아 있는 가스의 중력에 이끌려 나선형으로 태양에 더욱 접근하고 이 과정에서 자체적인 중력으로 트로이 소행성을 앞쪽에 더 많이 끌어 모은 것이다. 이 과 정은 목성이 거대 가스 행성이 되기 전에 이루어졌고 주변의 암석을 흡수해 행성의 핵을 만들던 과정이기 때문에 트로이 소행성을 이루고 있는 암석들이 목성의 핵이 됐을 가능성도 있다. 

따라서 이 연구는 트로이 소행성들이 목성의 핵과 형성에 대해 많은 것을 확인할 수 있는 증거가 되는 중요한 의의를 가진다. 

미국항공우주국(NASA)는 오는 2021년 우주탐사선 '루시(Lucy)'를 발사해 6개 트로이 소행성의 궤도를 돌며 탐사하는 계획을 세워놓고 있다. 

또한 연구팀은 거대 가스 행성 통성이나 거대 얼음 행성인 천왕성, 해왕성들 역시 목성과 비슷한 방식으로 현재의 위치로 옮겨왓을 것으로 추정하고 있다. 연구팀의 이번 연구결과는 국제학술지 '천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)' 최신호에 발표했다.