지구에서 약 65광년 떨어진 가까운 목성형 행성이 썩은 달걀 냄새가 나는 대기를 갖고 있다는 연구 결과가 나왔다. 악취를 유발하는 분자인 ‘황화수소’를 보유하고 있기 때문이다. 외계행성에서 황화수소가 발견된 것은 이번이 처음이다.
특히 황이 탄소, 질소, 산소 등과 함께 행성 형성에서 중요한 역할을 하는 만큼 학계에서는 이 행성을 추가 연구해 거대한 행성들이 형성되는 과정을 파악할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
9일 천문학계에 따르면 미국 존스홉킨스대 연구진은 제임스웹 우주망원경의 관측 데이터를 분석해 목성의 약 1.13배 크기·질량을 가진 ‘HD 189733 b’ 행성의 대기에 물, 이산화탄소, 이산화탄소와 함께 황화수소가 존재한다는 사실을 밝혀냈다. 이같은 연구결과는 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.
지난 2005년 발견된 HD 189733 b는 지구에서 약 65광년 떨어진 여우자리(Vulpecula) 별자리에 위치하고 있다. 이 행성의 특징은 모항성과의 거리가 매우 가깝다는 것이다. 약 480만㎞ 떨어져있는데, 이는 지구-태양 거리의 약 3%에 불과하다. 그만큼 뜨거운 대기, 유리와 같은 구름에 뒤덮여 푸르고 하얀 모습으로 보인다.
연구진은 HD 189733 b 대기에서 황화수소를 감지함과 동시에 행성의 전체 황 함량도 측정했다. 황화수소 외에도 물, 이산화탄소, 일산화탄소 등이 발견되기도 했다. 다만 기존에 예상됐던 ‘메탄’의 존재는 확인되지 않았다.
당초 이 행성은 유리로 된 비, 시속 8000㎞ 이상의 강풍, 927℃에 달하는 고온 등 극한 환경으로 악명이 높았다. 그만큼 생명체 존재 가능성은 사실상 없으나, 대기의 존재로 인해 주요 연구 대상 외계행성으로 주목 받았다.
HD 189733 b는 이른바 ‘뜨거운 목성형 행성’으로 여겨진다. 태양계 최대 행성인 목성과 비슷하거나 더 크면서 모항성과 매우 가까워 뜨겁기 때문이다. 특히 이 행성은 지구에서 가장 가까운 뜨거운 목성형 행성으로, 공전 궤도가 모항성을 가로지르는 형태여서 발견될 수 있었다. 모항성과 가까운 만큼 공전 주기도 2.2일(지구는 365일)에 그친다.
학계에서 주목하는 것은 HD 189733 b가 보유하고 있는 중원소의 함량이다. 천문학계에서는 수소와 헬륨보다 무거운 모든 원소를 중원소로 본다. 이 행성이 보유한 중원소량은 일반적인 행성의 3~5배 수준에 달한다.
외계행성에서 최초 발견된 황을 비롯해 탄소, 산소 등 중원소는 행성 형성 과정을 추적하는 단서가 된다. 태양계의 경우에도 해왕성·천왕성 같은 얼음 행성은 목성·토성 같은 더 거대한 가스 행성보다 많은 중원소를 갖고 있다. 이는 행성 형성 초기에 가벼운 기체 원소보다 얼음·암석 같은 무거운 원소를 더 많이 축적했다는 방증이다.
연구진은 이같은 행성 형성 과정이 외계행성에서도 그대로 나타나는 지에 주목하고 있다.
연구진을 이끈 광웨이 푸 교수는 “태양계 밖에서는 발견하지 못했던 황화수소가 나타났다”며 “HD 189733 b에서 생명체를 찾고 있진 않지만 황화수소의 발견은 다양한 종류의 행성이 어떻게 어떻게 형성되는지 더 잘 이해할 수 있는 중요한 단서가 될 것”이라고 강조했다.
그러면서 “황은 더 복잡한 분자를 형성하는 데 중요한 요소다. 탄소·질소·산소·인산염처럼 행성이 어떻게 만들어지고 무엇으로 구성돼있는지 완전히 이해하기 위해 더 많이 연구해야 한다”며 “이번 연구는 중원소 함량이 행성의 질량과 반지름에 따라 어떻게 변화하는지 기준점이 된다는 것을 보여줬다. 행성 대기의 구성을 밝혀내면 행성의 형성 과정에 대한 답을 얻는 데에도 도움이 될 것”이라고 덧붙였다.
