[한국미래일보=고하경 대학생 기자]

프랑스 코트다쥐르 천문대 라그랑주 연구소의 줄리아 자이델 박사가 참여한 국제공동연구팀은 학술지 ‘네이처 천문학’에 발표한 연구에서 초고온 목성형 외계행성 7개를 분석한 결과, 온도가 높아질수록 대기 바람의 속도가 느려지는 경향을 확인했다. 연구팀은 이러한 현상을 바탕으로 외계행성의 자기장 존재와 강도를 처음으로 추정하는 데 성공했다.

외계행성의 자기활동 (Gemini 생성 사진) 

자이델 박사는 “이번 연구에서 외계행성의 자기 환경을 태양계 행성들과 직접 비교할 수 있는 새로운 방법을 제시했다”라고 설명했다. 또한 “이러한 성과가 외계행성의 형성과 진화 과정, 대기 유지 메커니즘, 더 나아가 생명체가 존재할 수 있는 환경을 이해하는 데 중요한 자료가 될 것으로 기대된다”라고 밝혔다.

연구진에 따르면 목성과 토성 등 태양계 행성들에서도 자기장이 확인됐지만, 지금까지 태양계 밖 외계행성의 자기장 강도를 정량적으로 추정한 사례는 없었다.

연구진은 행성 대기에 존재하는 중성 철 원자의 흡수 신호를 정밀 분석해 바람의 속도를 측정했다. 분석 결과 풍속은 시속 7천200km에서 최대 2만 5천km에 이르는 것으로 나타났다. 이는 목성에서 관측된 최고 풍속(약 시속 1천500km)보다 훨씬 빠른 수치다.

행성의 온도가 높아질수록 오히려 바람의 속도가 감소하는 경향이 확인됐다. 일반적으로 온도가 높을수록 대기 운동을 일으키는 에너지가 증가해 풍속도 빨라질 것으로 예상된다. 연구팀은 “이러한 현상을 설명할 수 있는 여러 가설을 검토한 끝에 자기장의 영향이 가장 설득력 있는 해석”이라고 판단했다.

초고온 환경에서는 대기 입자들이 전자를 잃고 이온화된다. 전하를 띤 입자는 자기장의 영향을 받는다. 연구진은 “자기장이 이온화된 입자의 움직임을 억제하면서 대기 흐름을 늦추는 일종의 ‘브레이크’ 역할을 했을 가능성이 크다”라고 설명했다.

연구팀은 실제 관측된 풍속 자료와 자기 항력 모델을 결합해 외계행성의 자기장 강도를 계산했다. 그 결과 자기장 세기는 수 가우스 수준으로 추정됐다. 이는 토성보다 약 4배 강하고 목성 적도 부근 자기장의 절반 정도에 해당하는 값이다. 

연구진은 “이번 결과가 자기장이 초고온 목성형 외계행성의 대기 순환에 실질적인 영향을 미친다는 점을 뒷받침한다”라고 평가했다. 또한 강한 자기장이 존재할 경우 항성에서 방출된 입자들이 자기장을 따라 이동하며 대기와 충돌해 거대한 오로라를 만들어낼 가능성도 제기했다.

이번 연구는 그동안 확인하기 어려웠던 외계행성의 자기장을 처음으로 추정했다는 점에서 의의가 있다. 과학자들은 앞으로 더 많은 외계행성을 대상으로 연구를 확대해 자기장이 행성 환경에 어떤 영향을 미치는지 규명할 계획이다. 앞으로 생명체가 존재할 수 있는 행성을 찾는 데에도 도움이 될 것으로 기대된다.