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▲NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

PSR J2322-2650b 외계행성(왼쪽)이 펄사(오른쪽) 주위를 공전하는 모습을 그린 상상도. 무거운 펄사의 중력이 행성을 레몬 모양으로 찌그러뜨렸다.

지구에서 2000광년 떨어진 곳에서 레몬 형태의 길쭉한 외계행성이 관측됐다. 적도 지름이 극 지름보다 약 38%나 더 긴 것으로 추정된다. 미국 시카고대 연구팀은 역대 가장 길쭉한 형태인 외계 가스행성 ‘PSR J2322-2650b’을 관측하고 연구 결과를 12월 16일 국제학술지 ‘천체물리학 저널 레터스’에 발표했다. doi: 10.3847/2041-8213/ae157c

PSR J2322-2650b이 레몬 모양인 이유는 고작 160만 km 거리에서 펄사(빠르게 회전하는 중성자별) 주변을 공전하고 있기 때문이다. 가까운 펄사의 엄청난 중력 때문에 행성 구성 물질이 펄사 쪽으로 끌려가면서 행성이 찌그러진 것이다. 레몬 행성이 펄사를 한 바퀴 도는 공전주기는 7.8시간이다.

연구팀은 제임스웹 우주망원경(JWST)으로 PSR J2322-2650b의 대기에서 순수한 탄소 분자(C2, C3)를 관측했다. 일반적인 행성의 대기에선 수소(H2), 물(H2O), 이산화탄소(CO2), 일산화탄소(CO), 메탄(CH4) 등이 관측된다. 순수한 탄소 분자가 대기에서 직접 발견된 것은 이번이 처음이다. 보통 탄소가 대기 중에 많으면 산소와 결합해 일산화탄소가 되거나, 수소와 결합해 메탄이 된다. 탄소 분자가 관측됐다는 것은 레몬 행성에 산소나 수소, 질소 등이 없다는 뜻이다.

PSR J2322-2650b의 크기와 질량이 목성과 비슷하다는 점도 이목을 끌었다. 만약 행성이 탄소 덩어리였다면 목성보다 훨씬 작아야 했다. 연구팀은 행성의 내부가 대부분 헬륨이며, 탄소 가스로 뒤덮였을 것이라 추측했다. 

국제천문연맹(IAU)은 PSR J2322-2650b를 외계행성으로 분류했지만 연구팀은 “펄사에 질량을 갉아 먹히다가 거의 사라지기 직전인 별의 마지막 모습일 가능성과, 아직 명명되지 않은 완전히 새로운 유형의 천체일 가능성이 모두 있다”고 말했다.