우주에 둥글지 않은 행성 존재할까 [우주로 간다]

태양계에 있는 모든 행성들은 모두 둥근 모양을 지니고 있다. 하지만 거대한 우주 안에 동그란 구(球·sphere) 형태를 지니지 않는 행성이 존재할 수 있을까?

우주과학매체 라이브사이언스는 우주에 구형이 아닌 다른 모양을 지닌 행성이 존재할 가능성을 분석한 기사를 게재했다.

2006년 국제천문연맹은 “행성은 별 주위를 돌고, 구형을 유지할 만한 크기와 중력을 가졌지만 위성이 아닌 천체”라는 정의를 내렸다. 행성은 동그란 모양을 지녔다는 의미다.

2014년 처음 발견된 찌그러진 행성 WASP-103 b. 이 외계행성은 동그란 구보다는 럭비공처럼 보인다. (사진= ESA)

수자나 바로스(Susana Barros) 포르투갈 대학 천체물리학·우주과학연구소 수석 연구원은 "실제로 행성이 되기 위한 조건 중 하나는 모양이 둥글게 유지될 만한 충분한 질량을 가져야 한다는 것"이라고 해당 매체와 인터뷰를 통해 설명했다.

그렇다고 모든 행성이 완벽히 동그란 구 형태를 지닌 것은 아니다. 아미르호세인 바게리(Amirhossein Bagheri) 미국 캘리포니아 공과대학 행성과학·지구 물리학 연구원은 "우리는 행성을 둥글다고 부르지만, 지구를 포함한 행성 모양이 실제로 완벽히 둥글지는 않다"고 밝혔다.

지구와 같은 행성들은 자전을 하기 때문에 원심력으로 인해 가장 이동 속력이 빠른 적도 부분이밖으로 내쳐지면서 더 불룩한 형태를 띄는 경우가 많다. 지구는 다른 행성에 비하면 적도 부분의 돌출이 미미한 편이지만, 원심력과 지구 중심과의 거리의 차이로 인해 적도에서의 물체 무게가 극지방에 비해 약 0.5% 더 가벼운 것으로 알려져 있다.

하지만 이런 효과는 어떤 상황에서 극적인 효과를 낼 수 있다. 바루스 연구원은 “행성이 매우 빠르게 회전할 경우 극 지방이 납작해져 찌그러진 축구공과 같은 모양이 된다”고 설명했다.

행성의 모양을 바꿀 수 있는 요소는 원심력 때문만은 아니다. "만약 행성이 주인인 항성에 너무 가끼이 위치할 경우, 행성에 작용하는 중력이 너무 커 행성 모양이 길쭉해진다"고 바게리 연구원은 설명했다.

이런 천체 중 하나는 외계행성 WASP-103 b이다. 2014년 처음 발견된 이 행성은 지구에서 약 1천 광년 떨어진 헤라클레스 자리에 위치한 행성으로 마치 럭비공처럼 생겼다. 목성보다 약 2배 가량 크고, 모 항성은 우리 태양보다 약 1.5배 정도 크고 조금 더 뜨거운 것으로 알려져 있다.

바로스는 WASP-103 b에 대해 “항성에 너무 가까워 모양이 바뀌었다”고 설명했다. 모항성과 바짝 붙어있어 강한 조석력의 영향을 받기 때문이다. WASP-103b가 모항성을 공전하는데 걸리는 시간은 불과 22시간으로 가까운 거리 때문에 WASP-103b는 강한 조석력으로 당겨져 ‘눈물 모양’의 기이한 모양으로 변형됐다고 설명했다.