우주에서 수백만 년 동안 지속되는 '에코'의 신비

고대 지진파와 우리가 그것을 "듣는" 방식

두 행성의 충돌 시뮬레이션(사진: NASA).

우주의 형성 역사에서 행성 간의 충돌은 드문 현상이 아닙니다. 초기 태양계는 마치 우주의 전쟁터와 같았습니다. 행성, 달, 소행성들이 서로 충돌하면서 수천 개의 크고 작은 충돌 분화구를 남겼는데, 특히 달 표면에 그러한 분화구가 많이 있었습니다.

하지만 이러한 충돌은 표면적 흔적만 남기는 것이 아닙니다. 2025년 초에 발표된 새로운 연구에 따르면, 이러한 지진은 지구 깊숙한 곳에서 수백만 년 동안 지속되는 지진 진동을 일으켜 제임스 웹 우주 망원경(JWST)과 같은 정교한 광학 기기로 감지할 수 있는 희미한 "에코"를 생성할 수 있다고 합니다.

캘리포니아 대학교 버클리의 이론 물리학자인 JJ 자나치 박사가 이끈 이 연구에서는 두 개의 가스 행성 간의 충돌을 시뮬레이션했습니다. 즉, 젊고 작은 행성과 더 크고 오래된 행성이 충돌하는 것입니다.

이 팀의 목표는 충돌로 인해 지구에서 광도 측정(즉, 밝기 측정)으로 관측할 수 있을 만큼 충분히 크고 오래 지속되는 지진파가 생성되었는지 알아내는 것입니다.

JWST는 지진파를 직접 기록하지는 않지만, 매우 높은 정밀도로 빛을 측정하는 기능을 갖추고 있어 행성에서 방출되는 빛의 작은 변화를 완벽하게 감지할 수 있습니다. 이는 내부 지진 진동의 결과입니다.

언급되는 진동의 두 가지 주요 유형은 f 모드(물 표면의 파동과 같은 표면 진동)와 p 모드(음파와 같은 압력 진동)입니다. 이러한 변동은 행성의 대기에 영향을 미칠 뿐만 아니라 핵 깊숙한 곳까지 확장되어 시간이 지남에 따라 행성이 빛나는 방식을 변화시킵니다.

베타 픽토리스 b 행성과 선사 시대 충돌의 "메아리"

베타 픽토리스 b는 오늘날에도 여진이 존재할 수 있다는 연구 결과의 대상입니다(사진: Sci-news).

연구의 구체적 대상은 베타 픽토리스 b 행성입니다. 지구에서 약 63광년 떨어진 거대하고 젊은 행성으로, 질량은 목성의 약 13배이고 나이는 약 1,200만~2,000만 년에 불과합니다.

연구팀은 해왕성과 비슷한 질량(지구 질량의 17배)을 가진 행성이 베타 픽토리스 b와 충돌하는 시나리오를 시뮬레이션했습니다.

연구 결과에 따르면, 이 충돌로 인해 엄청난 양의 중금속(지구 질량의 100~300배)이 축적되었을 뿐만 아니라, 지구의 수명과 맞먹는 기간 동안 지속될 수 있는 지진 진동이 발생했다는 것이 밝혀졌습니다.

만약 충돌이 900만 년에서 1,800만 년 전 사이에 일어났다면, 그 진동은 오늘날에도 여전히 존재할 수 있으며 JWST가 감지할 수 있을 것입니다.

행성의 내부 구조에 대한 정보(물질 밀도, 층화 등)만 제공하는 것이 아닙니다. 이러한 진동은 행성의 형성과 진화를 추적하는 데 도움이 되며, 태양계 외 행성 지진학의 새로운 연구 방향을 열어줍니다.

이 연구는 또한 충돌뿐만 아니라 모항성의 조석 중력으로 인한 궤도 이동도 행성의 진동 모드를 자극할 수 있으며, 특히 매우 편심 궤도를 가진 가스 행성에서 진동 모드가 자극될 수 있음을 시사합니다.

이는 새로운 접근 방식으로 여겨지며, 지구에서 수십 광년 떨어져 있는 우주의 먼 행성에서 오는 신호를 인간이 "들을" 수 있도록 도와줍니다.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-an-ve-tieng-vang-keo-dai-hang-trieu-nam-trong-vu-tru-20250510081629043.htm