현대천문학의 가장 큰 연구 주제 중 하나는 외계 행성과 우주 생명의 근원을 밝히는 것이다. 1995년 페가수스 자리 51번 별에서 외계 행성이 발견된 후 30여 년 사이 발견된 외계행성은 6,000개가 넘는다. 이를 통해 별에서 행성이 어떻게 형성되는지에 대해서는 어느 정도 이론이 정립되어 있다. 하지만 행성계에서 위성이 어떻게 생겨나는지에 대해서는 아직 많은 것이 불확실하다. 위성 형성에 대한 연구는 지구의 달이나 화성의 위성, 목성과 토성의 위성 등을 통해 이루어지지만, 연구 대상 자체가 적고 태양계라는 공통의 환경에서 생성되었다는 한계가 있다. 따라서 외계 행성에서 최초로 위성을 발견한 이번 연구는 매우 중요한 의미가 있다.

시선 속도 방법은, 눈에 보이지 않는 행성의 중력에 의해 모항성(행성이 공전하고 있는 별)이 움직일 때 그 움직임을 측정함으로써 행성의 존재를 간접적으로 검출하는 것이다. 행성이 무거울수록, 즉 중력이 클수록 별의 움직임이 커지기 때문에 발견하기가 더 쉽다. 외계 위성은 외계 행성의 주위를 공전하므로 외계 행성보다 질량이 작다. 따라서 외계 위성을 발견하려면 외계 위성의 중력이 외계 행성을 넘어 모항성의 운동에 주는 미세한 영향을 검출해야만 한다.

이번 발견은 칠레에 있는 8미터 망원경과 고분산분광기를 이용한 것으로서 위성의 질량이 우리 태양계의 목성과 비슷할 정도로 크기 때문에 외계 위성 치고는 상당히 크지만, 첫 발견이라는 점에서 의미가 있다. 앞으로 25미터 거대마젤란망원경이나 39미터 유럽거대망원경이 완성된다면, 더 작고 많은 외계 위성을 발견해 외계 행성과 외계 위성을 포함하는 외계 행성계 연구가 더 발전할 것으로 전망된다.

한 가지 특기할 만한 사항은, 외계 위성을 발견하기 위해서는 매우 정밀한 고분산분광기가 필요한데, 매우 크고 무거운 장비이기 때문에 우주망원경으로는 불가능하고 지상 거대망원경으로만 할 수 있다는 것이다.

덧붙여, 이번 연구는 최초의 외계 위성 발견이라는 의미가 있지만, 이미 2002년에 한정호 충북대 교수가 처음으로 미시중력렌즈 현상을 통한 외계 위성의 검출 가능성에 대한 논문(ApJ 580,490)을 천체물리학저널에 발표한 바 있다.

“Este trabajo presenta un resultado interesante sobre la detección de un objeto de masa planetaria alrededor de una enana marrón que, a su vez, orbita una estrella de tipo M. Desde mi punto de vista, la relevancia del estudio radica, no tanto en la nomenclatura de lo que se ha detectado, sino en la capacidad técnica que ha habilitado el instrumento CRIRES+ de ESO para poder obtener velocidades radiales precisas de objetos muy débiles (como esta enana marrón) y, además, a poca separación angular de otra estrella (en este caso, la otra componente del sistema, la estrella M). Esa capacidad va, precisamente, en la dirección de poder obtener espectros de alta resolución de exoplanetas cada vez más débiles y poco separados de sus estrellas, algo que será fundamental para estudiar las atmósferas de planetas de forma directa con instrumentos futuros del VLT (RISTRETTO) o del ELT (ANDES). En este sentido, este hallazgo demuestra el potencial tecnológico de la instrumentación actual y sirve como prueba para estos nuevos instrumentos.

 

En lo referente a la nomenclatura, desde mi punto de vista, el descubrimiento no supone la detección de la primera exoluna o exosatélite, tal y como yo entiendo este concepto. Sin embargo, la ausencia de una definición por parte de la Unión Astronómica Internacional (IAU) respecto a lo que es una exoluna o exosatélite abre la puerta a que cada investigador pueda interpretar estos términos de una forma más o menos flexible. De hecho, en un plano similar, ni siquiera existe una definición propiamente dicha de exoplanet, sino solo una working definition de la IAU establecida en Lecavalier des Etanges & Lissauer (2022). Pero esta definición de trabajo de la IAU es importante en este caso porque establece que los exoplanetas son objetos con una masa absoluta inferior a aproximadamente 13 masas de Júpiter. De este modo, la enana marrón que alberga al objeto hallado por el equipo de Hoy y colaboradores (con 30 masas de Júpiter), no se puede considerar un exoplaneta y, por ende, el objeto hallado a su alrededor no sería más que un exoplaneta alrededor de una enana marrón que, a su vez, orbita otra estrella. Este tipo de configuraciones son comúnmente llamadas sistemas planetarios de tipo S (por satellite), frente a los sistemas planetarios circumbinarios (o de tipo P) donde el planeta orbita alrededor de ambas componentes estelares o subestelares.

 

Por todo ello, a mi modo de entender, no estamos ante la detección de la primera exoluna, que debiera ser un objeto de masa planetaria orbitando alrededor de otro objeto de masa planetaria, ambos orbitando alrededor de un objeto estelar o enana marrón. Estamos más bien ante el descubrimiento de un interesante sistema planetario de tipo S que muestra las capacidades tecnológicas de las que disponemos y el potencial de la próxima generación de instrumentos para el estudio exoplanetario a través de luz directa del propio planeta”.

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*참고 기사: 

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