지구형 행성 여럿? 生 '득실득실' 가능성↑
지구형 행성 여럿? 生 '득실득실' 가능성↑
  • 이웃집과학자
  • 승인 2017.03.01 13:13
  • 조회수 3737
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TRAPPIST-1f에서 바라본 모 항성과 다른 행성들 상상도 Credits: NASA/JPL-Caltech
TRAPPIST-1f에서 바라본 모 항성과 다른 행성들 상상도 Credits: NASA/JPL-Caltech

 

인간이 살 수 있을 듯

 

NASA는 스피처우주망원경(Spitze Space Telescope)을 통해 한 개 항성을 둘러싼 일곱 개의 지구 크기 행성들을 관측했습니다. 이 발견은 지난달 23일 NASA와 '네이처'를 통해 발표됐습니다. 

 

이 중 세 행성은 바위와 물이 있다고 합니다. 이 세 행성은 사람이 거주할 수 있는 곳으로 전망됩니다. 아주 기록적인 발견입니다. 일곱 개의 행성 모두 안정된 대기와 물을 가지고 있을 확률이 있는 것으로 분석됐습니다.

 

NASA 과학 임무 부서의 부총재 Thomas Zurbuchen은 "이 발견은 거주 가능한 환경을 찾는 탐험이라는 퍼즐에서 아주 중요한 조각이 될 것"이라며 이번 발견의 가치를 높이 평가했습니다. 그는 이어 ‘우주에서 우리가 유일한 생명체인가’라는 점에 대해 "그것을 알아내는 건 과학의 최우선 순위"라며 "이번 발견이 그 목표를 향한 역사적인 발걸음이 되는 것"이라고 이야기했습니다.

TRAPPIST-1의 일곱 행성들

 

새롭게 발견된 행성계는 지구로부터 40광년 떨어진 곳에 있습니다. 태양계와 상대적으로 가까운 편입니다. 우리 태양계 밖에 있으므로 이 행성들은 외계 행성입니다. 이 외계 행성계의 명칭은 TRAPPIST-1입니다. 최초로 이 행성계를 발견한 칠레의 트라피스트 망원경(Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope, TRAPPIST)의 이름을 땄습니다.

Image credit : NASA/JPL-Caltech
Image credit : NASA/JPL-Caltech

연구자들은 2016년 5월 트라피스트를 통해 이 행성계에서 세 개의 행성을 찾았다고 발표했습니다. 이후 유럽남방천문대와 NASA에서도 세 행성 중 두 행성을 발견했습니다. 마침내 다섯 개의 추가 행성도 파악했고 총 일곱 개의 행성을 찾아냈습니다.

 

스피처우주망원경으로 알아낸 자료를 이용해 연구팀은 일곱 행성의 크기와 질량, 밀도를 분석했습니다.  질량 기반으로 분석한 결과 TRAPPIST-1의 모든 행성들은 암석으로 이루어졌을 것으로 추정됩니다. 추가적인 관측을 통해 물이 풍부한 곳인지 여부와 물이 표면에 흐르고 있을지도 알아낼 전망입니다.

 

하지만 행성들의 질량은 아직 측정하지 못했다고 하네요. 과학자들은 이 행성들이 얼음으로 되어있을 가능성도 보고 있습니다.

 

왜성(작은 항성, dwarf star)을 공전하는 행성들

 

TRAPPIST 연구의 권위자이자 이번 연구 책임자인 벨기에 리에주대학 Michael Gillon는 “TRAPPIST-1의 일곱 행성들은 상대적으로 작은 항성인 왜성을 공전하는 최초의 지구 크기 행성들입니다” 이야기했습니다. 그는 “지구 크기의 거주 가능한 행성들의 대기를 연구할 수 있는 좋은 기회”라고 덧붙였습니다.

TRAPPIST-1 모 항성과 행성들의 상상도. Credits: NASA/JPL-Caltech
TRAPPIST-1 모 항성과 행성들의 상상도. Credits: NASA/JPL-Caltech

뜨거운 태양과 반대로 TRAPPIST-1의 모항성은 초저온 왜성(ultra-cool dwarf star)으로 분류됩니다. 그래서 모 항성과 아주 가까이 공전하는 행성에서도 물이 존재할 수 있습니다. 모항성으로부터 가장 먼 행성인 TRAPPIST-1h까지의 거리가 태양과 수성사이의 거리보다도 가깝다고 하네요. 참고로 수성은 태양과 너무 가까워 액체 상태의 물이 존재하기는 힘든 환경입니다.

 

TRAPPIST-1의 행성들은 서로 간의 거리도 태양계보다 가깝습니다.  만약에 사람이 행성 표면에서 맨눈으로 하늘을 바라본다면 근접한 이웃 행성의 지질학적 특징이나 구름을 볼 수 있을 정도라고 하네요. 어쩌면 지구에서 보는 달보다 더 크게 보일 수도 있다고 합니다.

 

이 행성들은 모항성과 아주 가까운 거리에 있어 강력한 중력으로 묶여 있습니다. 그래서 행성의 한면은 항상 모항성을 향하고 있을 겁니다. 지구와 달의 관계를 생각하면 됩니다. 달은 항상 같은 면만 보이죠. ‘동주기 자전(synchronous rotation) 입니다. 태양계의 거대 행성인 목성과 목성의 위성도 그렇습니다. 중력이 워낙 세니까 고개를 돌리듯 자전하려고 하면 다시 원위치로 당깁니다. 그러므로 TRAPPIST-1의 행성들의 한 부분은 낮, 한 부분은 밤인 상태가 계속해서 지속되겠죠.

 

지구와는 기후 패턴은 크게 다를 것 같습니다. 낮면에서 밤면으로 불어오는 강한 바람이 엄청난 기후 변화를 가져오겠죠. 낮이 지속되는 부분과 반대 부분에서의 중력도 그 정도가 다르기 때문에 내부 마찰로 인한 활발한 화산 활동을 할 수도 있습니다.

내가 바로 그 망원경. 스피쳐우주망원경 일러스트레이션. Credits: NASA/JPL-Caltech
내가 바로 그 망원경. 스피쳐우주망원경 일러스트레이션. Credits: NASA/JPL-Caltech

관측의 일등공신들

 

스피처우주망원경은 TRAPPIST-1을 연구하는 데에 최고의 장비였습니다. 스피처우주망원경은 적외선 망원경인데 TRAPPIST-1의 별이 내는 빛 또한 적외선이기 때문이었죠.

 

2016년 가을 스피처우주망원경은 TRAPPIST-1를 거의 500시간 연속으로 관측했습니다. 스피처우주망원경은 우연히도 TRAPPIST-1의 행성들과 거의 직선상에 위치해 있었습니다. 덕분에 행성계의 복잡한 구조도 알아 낼 수 있고 충분한 양의 관측도 가능했죠.

 

NASA의 허블우주망원경(Hubble Space Telescope)는 TRAPPIST-1 네 개의 행성을 관측하는 임무에 착수했습니다. 물론 관측 대상인 네 개의 행성에는 거주가능성이 높은 세 개의 행성도 포함됩니다. NASA의 케플러우주망원경(Kepler Space Telescope) 또한 TRAPPIST-1 행성계를 연구하고 있습니다. 행성이 공전하면서 모 항성앞을 지나 발생하는 밝기의 미세한 변화를 측정하고 있다고 합니다.

필요한 추가 연구는 "제임스웹!"

 

캘리포니아 공과대학의 NASA 스피처과학센터 담당자 Sean Carey는 “14년 동안 스피처우주망원경을 통해 연구했는데, 그 중 가장 흥미로운 결과”라고 이야기했습니다.  이어 “스피처우주망원경은 다가오는 가을에 이 행성계에 대한 정보를 더 제공해 줄 것"이며 "그 정보를 통해 제임스웹우주망원경(James Webb Space Telescope)을 통한 관측에 참고할 것"이라고 밝혔습니다. 추가 관측을 통해 이 행성계의 비밀을 알아낼 거라는 포부를 덧붙였습니다.

 

스피처, 허블, 케플러 망원경은 천문학자들이 2018년에 계획하고 있는 제임스웹우주망원경 관측에 큰 도움을 줄 것으로 보입니다. 제임스웹우주망원경은 굉장히 세심한 부분까지 관측이 가능합니다. 이 망원경은 물, 메탄, 산소 오존 등 대기를 구성하는 구성요소의 화학적 성분까지도 관측할 수 있습니다. 그뿐만 아니라 거주 가능성을 평가할 또다른 요소인 행성들의 온도와 표면 압력도 분석합니다.

 

이런 식이라면 우주 생명체는 득실득실?

 

우주에서는 TRAPPIST-1 모항성과 비슷한 왜성들이 천문학적인 숫자로 존재합니다. 우주적 관점에서 이 항성이 특별한 별이 아니라는 시각이죠. 그런데 여기에 지구형 행성이 7개나 있을 가능성이 있다? 심지어 그 중 몇은 서식 가능 지역(habitable zone)에 위치해 있다? 이런 물음에 대해 그곳에 생명체가 있는지, 더욱이 지적 생명체가 있는지는 아직 확답할 수 없습니다.

 

하지만 왜성마다 생명체 서식 가능 지역에 다수의 행성을 거느린 게 보편적이라면 우주에 생명체가 존재할 확률이란 아주 높습니다.

 

-한 문단 요약
태양은 엄청 거대한 별은 아니지만 힘좀 쓰는 녀석임. 이번에 발견된 행성계의 모항성은 목성과 태양 사이의 질량을 가진 상대적으로 작은 별임.그걸 왜성이라고 부름. 작아서 힘을 많이 못씀. 덜 뜨거워서. 이 말은 곧 에너지가 적게 나온다는 말임. 가까운 거리서 공전하는 행성들에서도 액체 상태의 물이 발견될 확률이 높음. 우주에 왜성은 겁내 많음. 그러니까 왜성마다 행성이 몇 개씩 있다면 우주에 생명체가 득식득실할 가능성이 높아짐. 이게 한 문단 포인트!

 


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