역대급 '지구 닮은 외계행성' 찾았다
역대급 '지구 닮은 외계행성' 찾았다
  • 함예솔
  • 승인 2019.06.27 07:30
  • 조회수 5610
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지구닮은 행성 발견됐다. 출처: University of Göttingen
지구닮은 행성 발견됐다. 출처: University of Göttingen

<Astronomy & Astrophysics>에 게재된 연구에 따르면 지구를 닮은 두 행성을 발견했다고 합니다. 지금까지 발견된 거주 가능한 19개의 외계행성 중 하나입니다. 이 행성은 불과 지구로부터 12.5광년 떨어진 양자리의 항성 '티가든(Teegarden's star)'을 돌고 있는데요. 참고로 항성 티가든은 지난 2003년 NASA 연구원이 발견했으며 태양보다 10배 정도 가볍고 80억년 된, 늙은 적색왜성(red dwarf)입니다.

 

이번에 발견된 두 행성은 지금까지 발견된 외계행성 중 지구와 가장 큰 유사성을 지니고 있을 것이라고 하는데요. 이 연구의 주요 저자인 괴팅엔대학교(University of Göttingen)의 천체물리학자 Mathias Zechmeister는 "이 두 행성은 태양계에 있는 지구형 행성과 닮아있다"며 "지구보다 조금 더 무겁고, 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 '서식가능지역(habitable zone)'에 위치하고 있다"고 전했습니다. 

 

시선속도법(radial velocity method)으로 확인한 최초의 행성

통과측광법(transit photometry). 출처:  ESA
통과측광법(transit photometry). 출처: ESA

일반적으로 과학자들은 외계행성을 찾을 때 '통과측광법(transit photometry)'을 사용합니다.이는 별의 '깜빡임'을 관측해 외계행성을 찾는 방법입니다. 행성이 항성과 지구 사이에 끼어들었을 때 항성 일부를 가리게 되는데 이때 순간적으로 별의 밝기가 아주 약간 어두워집니다. 이를 감지해낼 수 있다면 간접적으로 행성을 발견해 낼 수 있는 겁니다.

 

그런데 티가든 항성의 정렬(alignment)과 흐릿함은 이 방법이 통하지 않았습니다. 대신 '카르메네스(CARMENES)'연구를 통해 이러한 결과를 얻게 됐습니다. 참고로 카르메네스(CARMENES)란 지구와 비슷한 외계행성을 찾기 위해 시작된 프로젝트입니다. 스페인과 독일의 11개 연구소 소속 과학자들과 공학자들이 프로젝트의 고안과 장비 설계에 직접 참여하고 있으며 5년 간의 준비 기간을 거쳐 최첨단의 천체 관측장비들을 개발했습니다. 

 

카르메네스(CARMENES) 프로젝트에는 독일 막스플랑크협회(Max Planck Society, MPG)와 스페인 국립연구의회(Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC)에서 공동으로 운영하고 있는 Calar Alto 천문대(Almería, Spain)에 설치된 3.5m 망원경이 동원됩니다. 카르메네스(CARMENES) 프로젝트는 외계 행성 발견에 최적화 된 두 개의 분광기(가시광선영역 분광기와 적외선영역 분광기)를 가지고 있는데요. 왜냐하면 적색왜성들은 태양보다 차갑고, 더 긴 파장을 방출하기 때문입니다. 대부분의 빛을 근적외선 근처에서 방출하죠. 이에 카르메네스(CARMENES)는 적외선에 민감한 독자적이고 특수한 분광기를 개발하게 됐습니다. 

시선속도법(radial velocity method). 출처: ESA
시선속도법(radial velocity method). 출처: ESA

이번 연구에서 연구진은 스페인의 Calar Alto 천문대에 자리한 망원경을 통해 항성의 시선속도(radial velocity) 변화를 찾아 낼 수 있었습니다. 3년 간 궤도 위를 돌고 있는 천체에 의해 발생하는 흔들림(wobble)을 자세히 관찰한 결과 200개 이상의 측정치를 얻게 됐고 'Teegarden b'와 'Teegarden c'로 명명된 두 개의 새로운 행성을 발견하게 됐습니다. 


Teegarden b는 티가든 항성의 가장 안쪽에 위치한 행성입니다. 연구진에 따르면 이 행성은 섭씨 0℃~50℃ 사이이며 아마도 28℃정도의 표면 온도를 가질 가능성이 60%라고 합니다. 반면 Teegarden c는 좀 더 멀리 떨어져 있습니다. 표면 온도가 화성과 비슷한 –47℃ 정도 된다고 합니다. 또한 연구팀의 관찰에 따르면 Teegarden b는 약 5일 만에, Teegarden c는 약 11일 주기로 그들의 모항성 궤도를 돈다고 합니다. 이는 지구가 태양을 도는 주기에 비하면 매우 빠른 편이지만, 티가든 항성은 우리 태양보다 빛과 에너지를 적게 방출하는 M왜성(적색왜성)이라는 점을 감안하면 좋을 것 같습니다.

 

지구유사성지수(Earth Similarity Index, ESI) 최고

출처: University of Göttingen
서식가능지역(habitable zone)에 위치한 두 행성. 출처: University of Göttingen

발견된 행성들의 최소 질량과 태양복사에 대한 노출을 고려했을 때 두 행성 모두 서식가능지역(habitable zone) 목록에 들어갈 수 있었습니다. 그리고 Teegarden b는 역대 최고 수준의 지구유사성지수(Earth Similarity Index, ESI)를 기록했습니다. 이것이 의미하는 바가 이 행성에서 실제로 거주할 수 있다는 것은 아니지만 이는 분명 고무적인 신호입니다. 티가든 항성 주위를 돌고 있는 Teegarden b와 Teegarden c 행성은 초저온 왜성( ultra-cool dwarf) 주변에서 '시선속도법(radial velocity method)'으로 검출된 최초의 행성입니다. 두 행성 모두 지구의 질량과 비슷한 최소 질량을 가지고 있으며 바위와 부분적으로 철, 물로 이뤄져 있는 것을 볼 때 지구와 비슷한 반지름을 가질 것으로 예상됩니다. 

 


##참고자료##

 

 


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