행성계에는 행성이 몇 개나 있나요?

행성계 행성 개수: 태양계와 외계 행성계의 차이점

우주 공간에 존재하는 다양한 행성계 행성 개수가 왜 천체마다 서로 다르게 구성되는지 궁금해하는 연구자들이 많습니다. 각 항성 주위를 도는 천체들의 특징을 명확히 이해하면 우주 형성의 비밀과 천문학적 법칙을 올바르게 파악하는 데 큰 도움이 됩니다.

우주에는 다양한 행성 개수를 가진 행성계가 존재합니다

행성계에는 행성이 몇 개나 있나요라는 질문처럼 행성계마다 속한 행성의 개수는 일정하지 않으며, 단 하나의 행성만 가진 곳부터 8개 이상의 행성을 거느린 곳까지 매우 다양합니다. 우주에 존재하는 수많은 별들은 저마다 고유한 환경에서 행성을 형성하기 때문에 외계 행성계 행성 수는 천차만별일 수밖에 없습니다. 과학적 관측에 따르면 은하계 내 별당 평균 행성 개수는 최소 1개 이상으로 추정되며, 이는 행성을 가진 별이 예외가 아니라 일반적인 법칙임을 보여줍니다.

과거에는 우리 태양계처럼 많은 행성을 가진 구조가 우주에서 유일할지도 모른다는 생각을 한 적이 있습니다. 하지만 기술이 발전하면서 이러한 고정관념은 완전히 깨졌습니다. 데이터 분석과 우주 망원경을 통한 추적 관찰 결과, 인류가 발견한 외계 행성계 중에는 태양계의 행성 수와 완전히 일치하거나 오히려 더 밀집된 형태로 다중 행성을 유지하는 흥미로운 사례들이 계속해서 보고되고 있습니다.

태양계와 대표적인 외계 행성계의 행성 수 비교

우리가 살고 있는 태양계는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성까지 총 태양계 행성 개수인 8개의 행성으로 구성되어 있습니다. 태양계는 안쪽의 조밀한 암석 행성 지대와 바깥쪽의 거대한 가스 행성 지대가 수십 AU에 걸쳐 비교적 넓고 안정적인 간격을 두고 공전하는 특징을 가집니다.

반면 대표적인 다중 외계 행성계인 트라피스트-1 계는 중심별 주변에 무려 7개의 암석 행성이 밀집해 있습니다. 이 7개의 행성들은 모두 우리 태양계의 수성 궤도보다도 훨씬 안쪽의 좁은 영역에 모여 중심별을 공전합니다. 또한 케플러-90 행성계는 우리 태양계와 똑같이 총 8개의 행성을 거느린 것으로 확인된 최초의 외계 행성계입니다. 케플러-90 계의 흥미로운 점은 8개의 행성이 모두 지구와 태양 사이의 거리인 1 AU 이내에 조밀하게 모여 있다는 사실입니다.

행성계마다 행성 개수가 다르게 형성되는 원인

별이 탄생할 때 주변을 둘러싼 원시 행성계 원반의 질량과 물질 분포는 행성 개수가 다른 이유를 결정하는 결정적인 요인입니다. 원반에 존재하는 가스와 먼지의 양이 풍부할수록 더 많은 행성이 씨앗을 틔울 수 있습니다. 중심별의 중력 세기와 방출되는 에너지의 크기도 원반 물질의 수명에 영향을 미쳐 결과적으로 형성되는 행성의 수와 크기를 제한하게 됩니다.

행성 형성 초기 단계에서 발생하는 행성 간의 중력 상호작용과 궤도 이동 역시 중요한 변수입니다. 행성들이 서로 밀어내거나 충돌하여 합쳐지는 과정에서 수많은 행성 후보들이 사라지거나 계 외곽으로 튕겨 나갑니다. 이 때문에 초기에는 수십 개의 행성 씨앗이 존재했더라도 수억 년의 안정화 시기를 거치며 최종적으로 몇 개 내외의 행성들만 살아남아 안정적인 궤도를 구축하게 됩니다.

주요 행성계별 구조 및 특징 비교

태양계

• 약 30 AU 이상의 넓은 공간에 암석 행성과 가스 행성이 고르게 분산 배치됨

• 총 8개의 행성 존재

• G형 주계열성 (황색 왜성)

트라피스트-1 행성계

• 모든 행성이 수성 궤도보다 안쪽의 극도로 조밀한 영역에서 공전함

• 총 7개의 행성 존재

• M형 적색 왜성 (매우 차갑고 작은 별)

케플러-90 행성계

• 8개의 행성이 모두 1 AU 이내의 좁은 공간에 빽빽하게 밀집되어 공전함

• 총 8개의 행성 존재 (태양계와 동일)

• F형 주계열성 (태양보다 약간 더 크고 뜨거운 별)

천문학계의 인공지능 도입과 케플러-90i 발견의 뒷이야기

우주 망원경이 보내오는 수년 치의 엄청난 빛 데이터 속에서 행성이 별을 가릴 때 생기는 미세한 깜빡임을 사람이 일일이 찾아내는 것은 불가능에 가까웠습니다. 연구진은 수많은 가짜 신호와 노이즈 사이에서 진짜 행성 신호를 구분하지 못해 오랜 시간 정체기를 겪었습니다.

처음에는 단순한 통계 필터링만으로 숨겨진 행성을 찾으려 시도했습니다. 하지만 컴퓨터가 노이즈를 행성으로 오인하거나 반대로 너무 신호가 약한 지구 크기의 행성을 그냥 지나치는 오류가 반복되면서 분석 신뢰도가 바닥으로 떨어졌습니다.

연구진은 단순 수식 대신 인간 뇌의 신경망을 모방한 머신러닝 알고리즘을 방대한 우주 데이터에 학습시키는 방식으로 접근을 완전히 전환했습니다. 인공지능이 스스로 미세한 빛의 패턴 변화를 인지하도록 알고리즘을 튜닝하는 데 집중했습니다.

결과적으로 머신러닝 분석을 통해 기존 분석에서 놓쳤던 아주 희미한 신호를 찾아내며 케플러-90 계의 8번째 행성인 케플러-90i를 최종 검증하는 데 성공했습니다. 이 혁신은 인간의 한계를 넘어 외계 행성 탐사의 패러다임을 바꾸는 계기가 되었습니다.