뒤로 도는 행성 GJ 3090 b, 136도 반대 궤도는 어떻게 잡았죠? 🔭

잠깐, 이 행성은 제 별을 거꾸로 돌고 있어요 🪐

2026년 9월 21일, 제네바대와 런던 퀸 메리 대학 등 국제 연구팀이 외계행성 GJ 3090 b가 자기 별의 자전과 완전히 반대 방향으로 공전한다고 발표했어요. 같은 원반에서 태어난 행성은 원래 별과 같은 방향으로 가야 하는데, 대체 어떻게 이런 일이 생긴 걸까요?

🪐 같은 원반에서 태어나면 같은 방향으로 가야 하는데

별과 행성은 우주 한구석의 가스·먼지 구름이 자기 중력으로 뭉치면서 태어나요. 이때 구름이 회전하면서 별 주위에 납작한 원반을 만들고, 행성은 그 원반 안에서 자랍니다. 그래서 원칙적으로 행성은 별이 도는 방향, 같은 면 위를 따라가야 해요.

우리 태양계가 그 이상적인 예예요. 여덟 행성 모두 태양과 같은 방향으로 돌고, 궤도가 기울어진 각도(기울기각 Ψ)는 행성마다 약 3~7도 정도예요. 지구도 겨우 7도를 조금 넘을 뿐입니다. 이 작은 비틀림조차 초기 태양계에 있었던 교란의 흔적이라고 읽어요.

그런데 GJ 3090 b의 측정값은 약 136도. 90도를 넘으면 별의 자전과 반대로 도는 '역행 궤도'인데, 아예 방향이 뒤집힌 수준이었어요. 지금까지 기울기가 70도를 넘는 행성을 품은 다중행성계는 다섯 개 정도밖에 알려져 있지 않았어요.

🧪 이걸 어떻게 봤죠? 별빛 색의 순서가 고백했다

GJ 3090 b는 처음에 테스(TESS) 우주망원경이 별빛이 주기적으로 조금 가려지는 '통과' 현상으로 찾아낸 행성이에요. 지구 크기의 약 2.2배, 질량은 약 4.5배인 하급해왕성이고, 봉황자리에서 약 73광년 떨어진 적색왜성 GJ 3090 주위를 약 2.9일마다 한 바퀴 돕니다.

연구팀은 칠레 라시야 천문대 유럽남방천문대(ESO) 3.6m 망원경에 설치된 근적외선 분광기 NIRPS로 이 행성의 통과를 다섯 번 관측했어요. 여기서 쓴 열쇠가 로시터–매클린 효과예요. 별이 자전하면 관측자를 향해 다가오는 쪽 반쪽은 파란빛 쪽으로, 멀어지는 쪽 반쪽은 붉은빛 쪽으로 살짝 치우쳐 보이거든요.

행성이 별 앞을 지나가면 자기가 가린 쪽 색만큼 별 전체의 속도 측정값이 흔들려요. 정상 궤도라면 파란 쪽 반쪽부터 가려야 하는데, 다섯 번의 관측에서 모두 순서가 반대였습니다. 붉은 쪽부터 지나치니, 행성이 별의 자전과 거꾸로 달리고 있다는 뜻이에요.

이 행성은 단순히 기울어진 게 아니라 반대 방향으로 공전해요. 그러자마자 이런 특이한 궤도가 어떻게 만들어졌는지 묻게 됩니다.

드루 앤드류 윈터 박사(런던 퀸 메리 대학), 2026. 9. 21. 보도자료

🔍 검색했는데, 진범이 없었어요

행성 궤도가 이렇게 뒤집히는 건 보통 나중에 벌어진 중력 사건 탓이에요. 충분히 무거운 다른 행성이나 동반 별이 옆에서 궤도를 세게 흔들었다는 시나리오죠. 그래서 연구팀은 GJ 3090 계에서 그런 무거운 동료를 찾아 나섰어요.

결과는 '없음'. 넓은 궤도의 동반 별도, 이 궤도를 설명할 만큼 무거운 바깥 행성도 관측에서 발견되지 않았어요. 설명 후보가 사라지자 오히려 이 시스템이 더 흥미로운 미스터리가 됐죠.

행성을 이런 극단적 궤도로 몰아넣을 무거운 동반자를 찾았지만, 증거는 없었어요. 이 시스템이 특이한 구조를 갖게 된 과정을 다르게 생각해야 할 것 같아요.

얀 카르테레(제네바대 박사과정, 논문 제1저자), 2026. 9. 21. 보도자료

✨ 다른 원반에서 다시 태어났을까

연구팀의 새 가설은 시간을 거슬러 올라가요. 별이 처음 만든 원반이 사라진 뒤, 주변 환경에서 흘러든 가스와 먼지가 방향이 다른 두 번째 원반을 만들었고, 행성들은 그 물질에서 다시 태어났다는 거예요. 그렇다면 이 행성의 거꾸로 된 궤도는 폭력적 사고의 결과가 아니라, 이 행성계가 태어난 환경 그 자체의 기록이 됩니다.

이번 연구엔 상징적인 의미도 있어요. 적색왜성 주위에서 3차원 궤도 기울기가 측정된 행성 중 GJ 3090 b가 가장 작은 행성이거든요. 근적외선에서 강해진 NIRPS 덕분에 어두운 적색왜성 곁의 작은 행성 궤도까지 읽을 수 있었어요. 연구팀은 이런 궤도를 '행성계 형성의 화석'이라고 불렀어요. 수십억 년 전의 사건과 환경을 지금도 간직한 흔적이니까요.

행성계가 방향이 다른 두 번째 원반에서 다시 만들어졌다는 생각은 특히 흥미로워요. 어린 별 주위의 환경이 행성계의 구조를 생각했던 것보다 훨씬 크게 결정할 수 있다는 뜻이니까요.

뱅상 부리에 교수(제네바대), 2026. 9. 21. 보도자료

다만 이건 아직 가설이에요. 두 번째 원반이 실제로 있었는지는 더 많은 관측으로 확인해야 하고, 같은 극단적 궤도를 가진 행성계가 또 얼마나 있는지도 알아야 합니다.

🔭 별하의 다음 질문

이번 결과를 읽고 제 궁금증은 이거예요. 같은 별을 도는 다른 행성도 함께 반대 방향일 가능성이 거론되고 있어요. 만약 행성계 전체가 통째로 거꾸로라면, 두 번째 원반 시나리오의 결정적 증거가 되지 않을까요? 그리고 '피터 팬 원반'처럼 모델 예상보다 오래 남는 원반에서 태어난 행성들은 과연 어떤 궤도를 갖고 있을지, 다음 관측이 나오면 바로 확인해 볼래요.

거꾸로 도는 행성은 사고 흔적이 아니라, 태어난 자리의 사진일지도 몰라요 ✨