지난 10년 동안 여러 연구에서는 태양계 바깥 가장자리에 행성 9(Planet Nine)로 알려진 행성이 존재할 가능성이 있다고 추측해 왔습니다. 그러나 우리에게 더 가까운 또 다른 행성이 있을 수도 있습니다. 연구자들은 가정된 제9행성보다 지구에 더 가까운 카이퍼 벨트 지역에 지구와 유사한 행성이 존재한다는 증거를 발견했습니다.
지금까지의 카이퍼 벨트 탐사 과정을 보여주는 아티스트의 컨셉입니다. 이미지 출처:NASA. 카이퍼 벨트는 해왕성 너머에 위치하며 약 30~55개의 천문 단위(천문 단위 또는 AU는 지구에서 태양까지의 거리와 동일)까지 확장됩니다. 1조 개가 넘는 혜성을 포함하여 수많은 얼음 덩어리로 가득한 이 지역에는 명왕성이 왕관 보석으로 자리잡고 있습니다. 하지만 우리 태양계의 이 지역에는 여전히 몇 가지 비밀이 남아 있을 수 있습니다.
일본 천체물리학자 팀은 세심한 관찰을 통해 일부 카이퍼 벨트 물체가 이상하게 행동한다는 사실을 발견했습니다. 즉, 원래대로 움직이지 않는 것입니다.
이러한 불규칙성은 보다 실질적인 물체의 중력 영향을 암시합니다. 즉, 이러한 이상한 움직임은 해당 지역에 행성이 존재한다는 사실로 완벽하게 설명될 수 있습니다.
이번 연구 결과에 따르면 태양으로부터 약 200~500AU 떨어진 곳에 '카이퍼 벨트 행성(Kuiper Belt Planet, KBP)'이라고 불리는 행성이 숨어 있는 것으로 나타났다. 태양으로부터 400~800AU 떨어져 있을 수 있는 이론화된 제9행성과는 달리, 이 행성은 지구 질량의 1.5~3배가 될 것입니다. 참고로 명왕성은 지구에서 39AU 떨어져 있습니다.
킨다이 대학의 패트릭 소피아 리카우카(Patryk Sofia Lykawka)와 일본 국립천문대(National Astronomical Observatory)의 이토 다카시(Takashi Ito)는 “우리는 지구와 같은 행성의 존재를 예측한다”고 썼다. “원시 행성체는 초기 태양계에 그러한 행성이 많이 존재했기 때문에 카이퍼 벨트 행성(KBP)으로 먼 카이퍼 벨트에 생존할 수 있을 가능성이 있습니다.”
우리 우주 뒷마당에서 행성 찾기
새로운 행성을 찾는 것은 복잡합니다. 우리 태양계 외부의 외계 행성의 경우, 천문학자들은 이 행성이 별을 통과할 때 빛이 희미해지는 것을 모니터링합니다. 우리 시스템 내에서는 사냥이 더욱 까다로워지고 천체 움직임에 대한 정확한 관찰이 필요합니다. 역사적으로 해왕성의 발견은 Urbain Le Verrier가 뉴턴의 예측에서 벗어나 천왕성의 궤도 이상을 식별했을 때 이루어졌습니다. 그의 의심을 확인한 독일의 천문학자 고트프리트 갈레(Gottfried Galle)는 르베리에가 예측했던 바로 그 곳에서 해왕성을 발견했습니다.
예를 들어, 해왕성은 천문학자 Urbain Le Verrier가 천왕성의 궤도와 뉴턴 물리학이 예측한 궤도 사이의 차이를 발견한 후에 발견되었습니다. 그런 다음 독일의 천문학자 고트프리트 갈레(Gottfried Galle)는 이 행성이 르 베리에(Le Verrier)가 말한 곳에 있는지 확인하러 갔으며 이것이 실제로 사실이었습니다.
이것은 카이퍼 벨트 내에서 일어난 일과 비슷합니다. 연구자들은 이 지역의 물체 중 일부가 비정상적으로 작동하는 궤도를 가지고 있다는 사실을 발견했는데, 이는 더 큰 물체의 중력에 의해 영향을 받는다는 것을 시사한다고 믿습니다. 그들은 또한 경사도가 높은 물체, 즉 궤도가 크게 기울어진 물체를 많이 발견했습니다.
이에 흥미를 느낀 그들은 관찰한 행동을 설명하기 위해 구성된 여러 컴퓨터 시뮬레이션을 실행했습니다. 시뮬레이션 결과, 그들의 관측에 대한 가장 그럴듯한 설명은 카이퍼 벨트 내에 위치한 행성이라는 것이 밝혀졌습니다. 시뮬레이션 결과, 만약 행성이 존재한다면 약 30도의 기울기를 가질 것으로 나타났습니다.
연구원들은 “먼 카이퍼 벨트의 궤도 구조에 대한 더 자세한 지식은 외부 태양계에 가상의 행성의 존재를 밝히거나 배제할 수 있습니다.”라고 썼습니다. “카이퍼 벨트 행성의 존재는 목성 횡단 지역의 행성 형성과 역학적 진화에 새로운 제약을 제공할 수도 있습니다.”
그러한 행성이 존재하는지 여부는 아직 확인되지 않았습니다. 현재로서는 설득력 있는 가설이지만 단지 가설일 뿐입니다. 이를 실제로 확인하려면 추가 관찰이 필요합니다.
이 연구는 The Astronomical Journal에 게재되었습니다.
