제9행성 흔적 쫓던 천문학자들, 예외 궤도 만났다

수십 년 동안 천문학자들은 태양계 가장자리에서 정체불명의 중력 이상 현상을 추적해왔다. 해왕성 바깥을 도는 수많은 얼음 천체들이 예상과 다르게 한쪽 방향으로 궤도를 몰아가는 현상이 반복적으로 관측됐고, 이를 설명할 유력한 가설로 ‘제9행성’이 제시됐다. 지구보다 10배가량 크고, 보이지 않는 거대 행성이 태양계 외곽에 존재한다는 이론이다. 이 가설을 검증하기 위한 탐색이 계속되던 중, 미국의 한 연구팀이 예상치 못한 새로운 천체 하나를 찾아냈다. 2017 OF201이라는 이름이 붙은 이 물체는 명왕성보다 작지만 독립된 구형을 유지할 수 있는 크기로, 왜소행성 후보에 해당한다. 태양과의 거리 범위는 최대 1,600AU에 이르며, 공전 주기는 약 2만5천 년. 현재는 지구에서 관측 가능한 구간을 벗어나고 있는 중이다.

제9행성 탐색 중 발견된 외곽 천체

해왕성 바깥 궤도에 위치한 얼음 천체들이 특정 방향으로 밀집돼 있다는 관측 결과는, 보이지 않는 대형 행성의 존재를 가정하게 만든 핵심 근거였다. 이른바 ‘제9행성’ 가설이다. 미국의 한 연구팀은 이 가설을 검증하기 위해 복잡한 광학 자료를 수개월에 걸쳐 분석했고, 그 과정에서 새로운 외곽 천체 하나를 식별했다.

2017 OF201로 명명된 이 천체는 지름 약 700km로, 독립된 중력 형태를 유지할 수 있어 왜소행성 후보로 분류된다. 태양과의 거리 범위는 최대 1,600AU까지 확장되며, 공전 주기는 약 2만5천 년이다. 궤도는 극단적으로 타원형이며, 현재는 지구에서 멀어지고 있는 중이다. 뉴저지 고등연구소의 청스하오(Cheng Sihao)는 이 천체가 과거 다른 항성의 중력권을 스쳤을 가능성도 있다고 분석했다. 이 천체는 아마추어 천문가 샘 딘(Sam Deen)에 의해 기존 관측 데이터에서도 독립적으로 확인됐다.

군집 궤도를 따르지 않는 첫 번째 사례

2017 OF201은 제9행성 가설에서 예측되는 궤도 군집성과 일치하지 않는다. 기존 이론에 따르면, 보이지 않는 거대 행성이 중력으로 외곽 천체들을 한 방향으로 끌어당기며 궤도 정렬을 유도한다. 그러나 이번에 분석된 궤도는 그러한 정렬에서 벗어나 있으며, 독립적인 분포를 따른다. 이는 가설에 대한 구조적 반례로 간주될 수 있다.

캐나다 리자이나대학교의 사만다 롤러(Samantha Lawler)는 이와 같은 예외가 추가로 발견될 경우, 제9행성의 존재를 뒷받침하는 논거는 점차 약화될 것이라고 평가했다. 청은 단일 사례만으로 결론을 내리기 어렵다며, 유사한 궤도 천체들의 통계적 확보가 필요하다고 밝혔다.

2024년 가동 예정인 베라 루빈 천문대는 카이퍼 벨트와 오르트 구역의 외곽 천체들을 체계적으로 관측할 예정이며, 제9행성 가설의 실증 가능성을 판단하는 데 중요한 역할을 할 전망이다.

손동민 기자/ hello@sciencewave.kr

참고 논문: Sihao Cheng et al, Discovery of a dwarf planet candidate in an extremely wide orbit: 2017 OF201, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2505.15806

자료: arXiv