항성 베타 픽토리스와 그 주위를 공전하는 행성 베타 픽토리스 b를 그린 이미지. NASA, ESA, CSA, STScI, Ralf Crawford (STScI) 제공 지구에서 63광년 이상 떨어진 행성에서 오로라에 의해 발생한 것으로 추정되는 전파 방출 신호가 포착됐다. 이 신호가 오로라에 의해 발생한 것이 맞다면 태양계 밖 행성에서 자기장을 확인한 최초의 사례가 된다. 미국 하버드대 천문학과와 미국 오리건대 물리천문학과 등 공동연구팀은 남아프리카공화국 미어캣(MeerKAT) 전파망원경을 이용해 거대 외계행성 '베타 픽토리스 b(β Pictoris b)'에서 발생한 오로라 전파를 최초로 직접 검출하고 연구결과를 9월 15일 논문 사전공개 사이트 '아카이브(arXiv)'에 발표했다. 연구결과는 아직 동료평가를 거치지 않았다.
9월 29일(현지시간) 뉴욕타임즈는 이번 연구결과가 생명체가 존재할 수 있는 많은 행성을 찾아내는 데 선행 지표가 될 수 있다는 천문학자들의 의견을 종합해 보도했다.
베타 픽토리스 b는 2008년 처음 발견된 질량이 목성의 약 10배에 이르는 매우 거대한 행성이다. 연구팀은 미어캣 전파망원경으로 2025년과 2026년 네 차례에 걸쳐 0.85~3.5기가헤르츠(GHz·1Ghz는 1억 hz) 주파수에서 빠르고 반복적으로 발생하며 강한 원편광을 띠는 전파 폭발과 지속적인 전파 방출을 검출했다. 이는 오로라에서 방출되는 신호의 전형적인 특징이다.
오로라는 전하를 띤 입자가 행성 자체의 자기장에 이끌려 이동하면서 대기 속 입자와 충돌해 빛을 내는 현상이다. 오로라가 관측됐다는 것은 행성에 자기장이 있다는 직접적인 관측 증거가 될 수 있다.
연구팀에 따르면 3.5GHz 주파수의 전파를 만들려면 행성의 자기장은 최소 1250가우스(G)여야 한다. 지구 표면의 자기장이 약 0.5G라는 점을 고려하면 매우 강한 세기다. 연구팀은 이번 연구가 외계 행성의 자기장 세기를 직접 측정한 최초의 사례라고 주장했다.
행성의 자기장은 중심별에서 방출되는 우주 자기장으로부터 행성을 보호한다. 지구의 자기장은 지표면에서 생명체가 살 수 있는 환경을 만들어준다. 천문학자들은 자체적으로 자기장을 형성하는 외계 행성에서 생명체를 발견할 가능성이 더 높을 것으로 보고 있다.
이번 논문에 참여하지 않은 메리 냅 미국 매사추세츠공대(MIT) 헤이스택 천문대 연구원은 이번 결과를 “상당히 확실한 결과”라고 평가했다. 이전에도 외계 행성에 자기장이 존재한다는 단서는 포착된 적이 있지만 지금까지 직접 탐지된 사례는 없었다. 냅은 “이번 발견이 더 많은 발견의 시작이기를 바란다”고 말했다.
연구팀은 이제 다른 행성들에 주목하고 있다. 구체적으로는 베타 픽토리스 b 인근 5개 항성계에 존재하는 것으로 알려진 7개의 다른 거대 외계행성이 있다. 머지않아 이 행성들도 베타 픽토리스 b와 같은 방법으로 분석할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
연구팀은 “차세대 전파 관측시설의 장비 감도가 약 5~7배 증가할 것으로 기대된다"면서 "탐지 범위가 늘어나면 또 다른 행성에서도 자기장 신호를 발견할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
<참고자료>
doi: 10.48550/arXiv.2609.16720