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2013년 4월 19일 금요일

우주 이야기 154 - 생명체 거주 가능성이 있는 케플러 62 와 69 의 외계 행성




 케플러 우주 망원경이 다시 한번 외계 행성 탐사에서 중요한 성과를 얻어냈습니다. 이번에 발견된 행성 시스템은 2개로 하나는 케플러 62 (Kepler-62), 다른 하나는 케플러 69 (Kepler-69) 라고 명명되었습니다. 케플러-62 는 지구에서 대략 1200 광년 정도 떨어진 거문고 자리 (Constellation Lyra) 에 있는 분광형 K2V 의 주계열성으로 태양보다 다소 작고 차가운 별입니다. 대략 태양과 비교시 질량은 0.69 (± 0.02) 배이며 표면온도는 4925K 정도입니다. 이런 별은 태양보다 더 오래살 수 있게 마련인데 실제로 추정 나이도 태양보다 더 많은 것으로 (현재 연구에서는 약 70 억년 정도이지만 +/- 40 억년 정도로 추정 범위는 넓음) 생각됩니다. 


 케플러 62 는 본래 2MASS 카탈로그에서 2MASS J18525105+4520595 라는 이름을 가지고 있었던 평범한 별이었는데 케플러 미션을 통해 무려 5개나 되는 행성을 가지고 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 케플러 미션의 주요 연구 과학자인 William J. Borucki 를 비롯한 다기관 연구자들은 Science 에 등록한 논문에서 이와 같은 사실을 밝혔습니다. 사실 다수의 행성을 거느린 외계 행성은 이제 그렇게 드물지 않지만 여기에 생명체 거주 가능한 궤도에 지구형 행성이 2 개 정도 있다는 사실이 중요합니다. 



(케플러 62 의 행성 시스템과 태양계의 비교  The diagram compares the planets of the inner solar system to Kepler-62, a five-planet system about 1,200 light-years from Earth. (Credit: NASA Ames/JPL-Caltech)  ) 



(William J. Borucki 등의 논문 (1) 에 의한 데이터.   Source : wiki ) 


 케플러 62 b, 62c, 62d 는 모두 모항성과 아주 가까운 거리에서 공전하고 있어 생명체가 존재할 가능성이 희박한 행성들입니다. 그러나 62e 와 62f 는 대략 0.427 AU 와 0.718 AU 정도에서 공전하고 있어 이 별의 밝기를 고려하면 액체상태의 물이 존재할수 있는 거주 가능 지역 (Habitable Zone) 에 있다고 할 수 있습니다. 62e/62f 모두 슈퍼 지구형 행성으로 생각되며 가능한 최대 크기는 지구 질량은 36/35 배 수준입니다. 지름으로 볼때 b 에서 f 까지 외계 행성들은 지구 지름의 0.54 배에서 1.95 배 수준으로 생각됩니다. 62e 는 지구 지름의 1.61 배, 62f 는 지구 지름의 1.41 로 생각되어 실제 질량은 최대 가능한 질량 보다 더 작을 것으로 생각됩니다. 그래도 지구보다는 더 큰 슈퍼 지구형 행성으로 생각됩니다. 



(케플러 62f 와 케플러 62e (우측에 빛나는 작은 별), 그리고 모항성인 케플러 62 의 상상도 Kepler-62f with 62e as Morning Star Image credit: NASA Ames/JPL-Caltech )


 만약 정말 물이 존재할 수 있는 환경 (즉 알베도라든지 혹은 대기의 조성이 적절한 경우) 이라면 케플러 62 자체의 나이가 태양보다 더 오래된 것으로 생각되는 만큼 생명체가 진화할 시간은 충분했을 것으로 생각됩니다. 물론 그렇다고 해서 지금 반드시 생명체가 존재할 것이라는 확신을 할 수는 없지만 가능성은 있는 것이죠. 만약 한 행성에서 지적 생명체가 생겼다면 다른 행성으로 진출도 했을 지 매우 궁금한 부분입니다. 만약 다른 행성을 개척한다면 상당히 유리한 조건 같은데 말이죠. 


 한편 동시에 발견된 케플러 69 (Kepler -69) 는 G 형 주계열성으로 좀더 태양에 가까운 별입니다. 지구에서 2700 광년이라는 먼 거리에도 불구하고 케플러 미션의 과학자들은 외계 행성을 찾아내는 데 성공했습니다. 발견된 외계 행성은 두개로 케플러 69b 와 69c 입니다. 이중 69b 는 모항성에 매우 가까운 거리를 공전하는 행성이고 케플러 69c 의 경우 거의 태양계의 금성과 비슷한 궤도를 공전하고 있는데 (공전 주기 242 일) 대기의 조성이 금성같지 않다면 액체 상태의 물이 존재할 가능성은 있다고 보고 있습니다. 이 행성 역시 지구보다 약 70% 지름이 더 큰 슈퍼 지구 입니다. 



(케플러 69 시스템과 태양계의 비교  Image credit: NASA Ames/JPL-Caltech )



(케플러 미션을 통해 발견된 4 개의 생명체 거주 가능 행성 (Habitable zone planet) 과 지구와의 크기 비교. 케플러 미션의 특징상 지구보다 더 작은 행성보단 큰 행성이 더 쉽게 발견 됨. 왼쪽에서 부터 (큰 행성 부터) 케플러-22b, 케플러-69c, 케플러-62e, 케플러-62f, 그리고 지구.  Relative sizes of all of the habitable-zone planets discovered to date alongside Earth. Left to right: Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-62e, Kepler-62f and Earth (except for Earth, these are artists' renditions). Image credit: NASA Ames/JPL-Caltech.  )   


 케플러 미션은 지금도 현재 진행형입니다. 막대한 데이터가 수집된 후 이를 분석하는데는 아직도 더 많은 시간이 필요합니다. 따라서 추가로 생명체 거주 가능 행성들의 후보가 더 늘어나게 될 것으로 기대합니다. 다만 생명체 거주 가능 지역이라고 해도 진짜 생명체가 사는 지는 가보지 않고는 사실 100% 알기는 힘듭니다. 그러나 미래에 강력한 망원경이 등장하게 된다면 관측을 통해서 생명활동의 간접적인 증거를 발견할 수 있을지 모릅니다. 예를 들어 광합성의 결과로 보이는 산소의 존재나 물의 존재를 입증하는 대기중 수증기의 존재를 스펙트럼 분석을 통해 알게되는 날이 올 수도 있습니다. 


 지구 이외에 다른 행성에 생명체가 자체적으로 진화 했음을 입증한다면 과학 역사상 매우 중대하고 획기적인 업적으로 기록될 것입니다. 당장에는 어렵겠지만 아무튼 미래에 진짜 우리가 우주에 혼자인지 아닌지 입증할 연구가 나오기를 기대해 보겠습니다. 


 참고 





Journal Reference:

  1. William J. Borucki, et al. Kepler-62: A Five-Planet System with Planets of 1.4 and 1.6 Earth Radii in the Habitable ZoneScience, 2013; DOI: 10.1126/science.1234702
  2. Barclay, Thomas; et al. (17 April 2013). "A super-Earth-sized planet orbiting in or near the habitable zone around Sun-like star". arXiv. arXiv:astro-ph.EP 1304.4941v1 astro-ph.EP. Retrieved 18 April 2013.

댓글 2개:

  1. 저기 혹시 그 케플러 62f에 이산화탄소가 존재하면 물이 존재한다고 하는데 이유가 뭔가요

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    1. 질문을 정확히 알기 어려운데, 혹시 어디선가 대기 중 이산화탄소 농도가 높다면 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 만큼의 온도가 된다는 이야기를 들으신 것이 아닌지요. 그렇게 해석됩니다.

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