[뉴스스페이스=이종화 기자] 태양계 해왕성 너머에 '플래닛 Y'라는 새로운 가설상의 행성이 존재할 가능성이 대두되면서 천문학계에 충격을 주고 있다.

이 연구는 프린스턴 대학교 박사과정생 아미르 시라즈(Amir Siraj)와 연구진이 《왕립천문학회 월간보고》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 발표한 것으로, 해왕성 바깥쪽 카이퍼 벨트(Kuiper Belt) 천체들의 특이한 궤도 경사에서 출발한 과학적 추론 결과다. 

CNN, Forbes, NDTV, Eos.org, BBC Newsround에 따르면, 시라즈 연구팀은 해왕성보다 훨씬 먼 50여개 이상의 얼음 천체들의 궤도 평면을 분석한 결과, 이들이 평균 15도 정도 기울어진 궤도를 갖고 있으며, 이러한 현상은 기존의 행성 형성 이론이나 성간 물질의 영향으로는 설명되지 않는다는 사실을 확인했다. 이를 설명하는 가장 그럴듯한 가설이 보이지 않는 행성의 중력효과라는 것이다.

시라즈 박사는 "플래닛 Y는 지구보다는 작고 수성보다는 큰 질량을 가졌을 것으로 보이며, 태양-지구 거리의 100배에서 200배에 해당하는 광대한 거리에서 다른 행성들과 약 10도 정도 경사져 공전하는 것으로 나타났다"라고 밝혔다.

이번 연구는 기존에 흔히 거론된 '플래닛 나인'(Planet Nine)과 명확히 구별된다. 플래닛 나인은 지구 질량의 5~10배에 달하며 태양으로부터 훨씬 먼 궤도를 돈다고 알려졌으나, 플래닛 Y는 상대적으로 작고 가까울 수 있는 행성이라는 점에서 서로 독립적인 존재 가능성도 제시된다.

두 행성이 동시에 존재할 수 있다는 점에서 태양계 외곽의 행성 탐사가 한층 복잡해지면서, 약 100년에 걸친 '숨겨진 행성' 탐사의 역사를 더욱 풍부하게 만들고 있다.

현재 플래닛 Y의 존재는 직접 관측된 것이 아니라 통계적 분석과 컴퓨터 시뮬레이션에 기반한 강력한 가설에 머무르고 있다. 연구진은 약 50개 대상 천체들의 궤도 데이터를 분석했으며, 발견된 궤도 경사의 통계적 유의성은 96%에서 98% 사이로 나타나 상당히 설득력 있지만 아직 결정적 증거는 아니다.

시라즈는 "아직 확정적 증거는 없지만, 우리가 관찰한 현상을 가장 잘 설명할 수 있는 해답은 분명 행성"이라고 강조했다.

이처럼 직접적인 관측 증거가 부족한 상황에서 천문학자들의 기대는 오는 2025년 하반기부터 칠레에 가동될 '베라 C. 루빈 천문대'(Vera C. Rubin Observatory)에 쏠리고 있다. 이 천문대는 세계 최대 디지털 카메라를 탑재, 10년간 밤하늘 전체를 3일마다 촬영하는 대규모 순차 감시 프로젝트인 '우주와 시간의 유산 조사'(Legacy Survey of Space and Time)를 수행한다.

관측 범위와 감도가 대폭 향상됨에 따라, 현재보다 카이퍼 벨트 천체 탐지 수가 5~10배 이상 증가될 전망이다.

시라즈는 "만약 플래닛 Y가 망원경 관측 시야 안에 있다면, 직접 관측도 가능할 것이다. 설령 행성 자체는 발견되지 않더라도 대규모 카이퍼 벨트 천체 데이터의 증가가 궤도 평면 왜곡 현상에 대한 확실한 검증을 가능케 할 것"이라고 설명했다.

천문학 전문가들은 루빈 천문대의 관측이 이 분야 연구에 ‘게임 체인저’가 될 것이라고 기대한다.

태양계 외곽은 매우 어두우면서도 수많은 얼음 및 암석 잔해들로 가득한 영역으로, 해왕성 바깥쪽 약 30~50억 km 범위에 걸쳐 존재하는 카이퍼 벨트는 선구적 발견의 현장이다. 특히 1930년에 발견된 명왕성 역시 카이퍼 벨트 천체 중 하나로서, 이번 플래닛 Y 가설은 천문학 연구의 새 국면을 여는 중대한 성과로 평가받고 있다.

향후 베라 C. 루빈 천문대의 10년 관측 프로젝트가 마무리되면 플래닛 Y의 존재 여부에 대해 한층 분명한 답변이 나올 것으로 기대된다. '숨겨진 행성'이라는 태양계 탐사의 미스터리가 가까운 미래에 풀릴지 천문학계는 큰 관심을 모으고 있다.