유럽남방천문대(ESO)가 태양계 밖에서는 처음으로 위성(달)의 존재를 확인했을 가능성이 있는 천체를 발견했다고 발표했다. 이번 발견은 지구에서 약 73광년 떨어진 'CD-35 2722' 항성계에서 이뤄졌으며, 연구 결과는 국제 학술지 '네이처'에 게재됐다. 태양 질량의 절반 정도인 항성 주위를 목성 질량의 약 37배에 달하는 갈색왜성이 돌고 있는데, 이 갈색왜성을 다시 목성급 질량의 미지 천체가 공전하고 있다는 사실이 확인된 것이다.

연구팀을 이끈 케빈 호이는 칠레에 위치한 ESO의 초대형 망원경(VLT)에 장착된 근적외선 분광기 '크라이어스플러스(CRIRES+)'를 활용해 2023년 10월부터 2026년 2월까지 약 28개월에 걸쳐 갈색왜성을 정밀 관측했다. 그 결과 갈색왜성의 스펙트럼에서 도플러 효과에 의한 주기적인 흔들림, 즉 '워블(wobble)' 현상이 반복적으로 나타나는 것을 확인했다. 이 흔들림을 분석한 결과 최소 목성 질량의 약 0.9배에 달하는 천체가 약 170일 주기로 갈색왜성을 공전하고 있는 것으로 추정됐다.

이번에 사용된 관측 기법은 1995년 태양과 비슷한 항성을 도는 첫 외계행성 '페가수스자리 51b'를 발견할 때 쓰였던 '시선속도(radial velocity)' 방법과 동일하다. 다만 이 기법이 직접 촬영된 갈색왜성 동반천체에 적용돼 위성으로 추정되는 신호를 포착한 것은 이번이 처음이다. 지금까지 확인된 외계행성이 6000개를 넘어섰음에도 외계위성은 단 한 개도 공식 확인된 바 없었는데, 이는 위성의 신호가 워낙 작고 다른 현상과 혼동되기 쉬워 재현이 어려웠기 때문이라는 설명이다.

이번 발견이 흥미로운 또 다른 이유는 이 천체를 '위성'이라 부를 수 있을지를 둘러싼 학계의 논쟁 때문이다. 갈색왜성은 핵융합을 지속할 만큼 질량이 크지 않으면서도 일반적인 행성으로 보기에는 너무 무거운, 이른바 '실패한 별'로 분류된다. 태양계 내에서는 위성이 행성을 도는 것이 상식이지만, 이번 천체는 행성이 아닌 갈색왜성을 돌고 있어 기존 분류 체계로는 명확히 규정하기 어렵다는 것이다. 연구팀은 "우리 태양계와 비교하면 매우 기이한 계"라고 표현했다.

연구팀은 향후 정밀한 항성측정(astrometric) 분석을 통해 이 천체의 정확한 질량과 공전궤도의 기울기 등을 추가로 규명할 계획이다. 아울러 39미터 구경의 거울을 갖춘 ESO의 차세대 관측시설인 초대형망원경(ELT)이 가동되면, 이보다 훨씬 작은 외계위성까지 탐지할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 발견은 태양계 밖 천체를 분류하는 기존 틀 자체를 다시 검토해야 할 필요성을 제기했다는 점에서도 과학계의 주목을 받고 있다.