달달 둥근 달 쟁반 같이 둥근 달/우리가 몰랐던 달님이야기

“꿈은 노력하는 자를 배신하지 않는다.” 오래전부터 많은 과학자들은 ‘제2의 지구’를 찾겠다는
꿈을 향해 끊임없이 노력해왔다. 그리고 그 노력들은 올해에도 빛을 발하고 있다.
최근 한국천문연구원이 지구를 닮은 외계행성을 발견했으며, 앞서 2월에는
NASA와 유럽 공동연구팀이 ‘트라피스트-1’ 항성 주위를 공전하는 지구와 비슷한 7개의
외계행성을 발견하기도 했다. 지구를 제외하고는 다 외계행성이라 부르는 걸까?
광활한 우주에서 어떻게 찾고 있을까? 알듯 말듯했던 외계행성의 세계, 지금 만나보자.

외계행성이란
외계행성

외계행성은 태양계 밖 우주에서 태양이 아닌 다른 별(항성) 주위를 공전하는 행성이다. 태양계가 속한 우리은하에만 수십억 개의 행성이 존재하는 것으로 추측되고 있다. 외계행성 중 다수는 태양계의 목성이나 토성처럼 가스 덩어리가 뭉쳐 있는 거대한 행성들이다. 크기가 지구와 비슷하면서 암석으로 된 외계행성을 ‘지구형 외계행성’이라고 한다. 언젠가 우리가 지구를 떠나야 할 때를 대비해 ‘제2의 지구’를 찾는 것은 천문학계의 가장 큰 화두 중 하나다. 많은 과학자들은 지금도 광활한 우주에서 지구와 비슷한 환경의 외계행성을 찾기 위해 노력하고 있다.

외계행성 탐사의 시작은 중심별

외계행성은 그 자체만으로 빛나지 않기 때문에 중심별을 우선으로, 간접적인 방법을 통해 찾을 수 있다. 별 주위에 행성이 있다면 별은 행성의 중력에 의해 약간씩 위치가 변한다거나, 또 별 주위를 도는 행성이 별을 가릴 경우에 별의 밝기가 조금 떨어진다. 이런 가정들로부터 중심별을 관측하면 그 주위를 도는 행성, 즉 외계행성이 있는지를 알아낼 수 있다.

지금까지 발견된 외계행성은 얼마나 있나?

19세기부터 외계행성을 찾았다는 발표가 여러 번 있었으나 천문학자들의 검증 결과 모두 기각되었다. 이후 1991년 중성자별인 펄사 주위를 공전하는 2개의 행성을 시작으로 페가수스자리 51번 별 주위를 도는 목성 질량의 행성, 생명체 존재 가능성이 가장 크다고 여겨지는 ‘케플러-452-B’ 등 현재까지 약 3,500개가 외계행성으로 확인됐다.

얼마나 있나?
외계행성, 너의 이름은?

중심별인 항성의 경우에는 대문자를 붙이는 반면, 행성은 소문자를 붙인다. 보통 처음으로 행성이 발견될 경우, 그 행성의 중심별 이름 바로 뒤에 소문자 ‘b’를 붙이는 것이다.(예 : 페가수스자리 51 b) 같은 행성계에서 첫 번째 행성이 발견된 뒤 추가로 형제 행성들이 발견될 경우에는 b 다음의 c, d, e, … 등 알파벳 순서대로 이름을 얻는다. 동시에 두 개의 행성이 함께 발견될 때는 중심별에 가까운 쪽이 빠른 기호를 받는다.

최근에도 외계행성을 발견했대요!

지난 4월 말, 한국천문연구원이 지구와 비슷한 크기와 질량(지구보다 약 1.43배)을 가진 외계행성(OGLE-2016-BLG-1195Lb)을 발견했다. 이 외계행성은 지구로부터 약 *13,000광년 떨어져 있으며, 중심별로부터 **1.16AU 떨어진 거리에서 공전하고 있다. 외계행성과 중심별 사이의 거리가 태양-지구 사이의 거리와 비슷해 ‘제2의 지구’에 대한 기대감을 높였다.

*1광년 : 빛이 1년 동안 나아가는 거리
**1AU : 지구와 태양사이의 평균 거리로 약 1억 5천만km

발견했대요!
OGLE-2016-BLG-1195Lb, ‘제2의 지구’가 될 수 없는 이유
외계행성icon

이 외계행성의 중심별은 태양 질량의 7.8%밖에 되지 않는 매우 작고 차가운 별이다. 이로 인해 외계행성의 표면온도는 태양계 가장 끝자락의 명왕성보다도 낮으며, 지구와 같이 바다가 있을 가능성이 거의 없다. 아쉽게도 생명체의 존재 가능성 역시 희박한 얼음덩어리(Iceball) 행성으로 추정된다.

외계행성을 탐색하는 시스템, KMTNet의 활약
KMTNet의 활약

*KMTNet에 대해 더 알고 싶다면?
http://webzine.kasi.re.kr/view/2016winter/sec1/page3

한국천문연구원이 외계행성을 탐색하는 데 활용한 건 KMTNet. 세계적으로 유일하게 우리은하 중심부를 24시간 연속 관측할 수 있는 시스템이다. 칠레(CTIO), 호주(SSO), 남아프리카공화국(SAAO) 총 세 군데 설치되어 쉬지 않고 우리은하 중심부를 관측하고 있다. 관측용 도구는 지름 1.6미터 거울이 장착된 광시야망원경과 3.4억 화소의 초대형 모자이크 CCD 카메라이다. KMTNet은 구축된 지 1년 만인 지난 해, 2개의 외계행성을 연이어 확인했으며 그 활약은 지금도 계속되고 있다.

손발이 척척, 환상의 호흡! KMTNet과  스피처(Spitzer) 우주망원경

KMTNet과 함께 NASA의 스피처 우주망원경을 통해 외계행성(OGLE-2016-BLG-1195Lb)의 질량, 지구로부터의 거리 등 물리적 특성도 알아낼 수 있었다. 여기에는 ‘시차(視差·parallax)’ 원리가 적용됐다. 눈앞에 손가락을 놓으면, 손가락과 두 눈이 삼각형을 형성한다. 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 번갈아 감아보면 손가락이 보이는 각도가 달라 보이는데, 만일 두 눈 사이의 거리를 알고 있으면 이 각도를 이용해 손가락까지의 거리를 알 수 있다.

스피처icon
지구의 일곱 자매들, 트라피스트-1 행성계
KMTNet의 활약

출처 NASA

앞서 2월에도 지구형 외계행성인 ‘트라피스트-1’ 항성계가 발견된 바 있어 과학계는 들썩였다. NASA와 유럽 공동연구팀이 ‘트라피스트-1’이라는 중심별 주위를 돌고 있는 외계행성 7개를 연이어 발견한 것. 이들 7개의 외계행성은 모두 지구와 크기가 비슷하다. 딱딱한 표면을 비롯, 특히 3개의 행성은 0도~100도 사이의 표면온도로 바다가 있을 가능성도 크다. 이처럼 지구와 비슷한 성질을 갖추고 있어 ‘지구의 일곱 자매들’이라는 별명이 붙었다. 앞으로 ‘트라피스트-1’ 항성계 연구진은 지구와 같은 대기의 유무, 나아가 생명체가 살 수 있는지의 가능성 등을 밝혀나갈 예정이다.