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2013년 6월 4일 화요일

우주 이야기 161 - 지금까지 촬영된 가장 작은 외계 행성



 현재까지 많은 외계 행성들이 발견되기는 했지만 대부분은 간접적인 방법에 의한 관측이고 실제 외계 행성의 이미지를 얻은 (쉽게 말해 직접 사진을 찍은) 경우는 별로 없었습니다. 이전 포스트를 통해 몇번 언급드리긴 했지만 사실 이렇게 외계 행성의 이미지를 직접 촬영한 경우는 매우 드물고 특별한 경우에만 가능했습니다. ( http://blog.naver.com/jjy0501/100159522955 참조 )


 유럽 남방 천문대 (ESO) 의 과학자들은 대형 망원경인 VLT 와 differential imaging 이라는 기법을 사용해서 지금까지 (2013 년 6월) 가장 작은 크기의 외계 행성의 직접 촬영 (Direct imaging) 사진을 공개했습니다. 지금까지 가장 작은 것이라곤 해도 사실 목성 질량의 4-5 배 정도 되는 크기이기 때문에 지구와는 비교할 수 없을 만큼 크기가 크겠지만 이 정도만 해도 엄청난 기술상의 진보라고 할 수 있습니다. 행성은 별에 비해서 비교할 수 없을 만큼 어둡고 모항성의 빛에 비교한다면 서치 라이트 옆에 있는 반딧불 찾기나 다름없기 때문입니다.   



(HD95086b 의 촬영 영상. 가운데의 모항성은 가려진 상태이고 왼쪽 아래가 이 행성의 모습 .   
This image from ESO's Very Large Telescope (VLT) shows the newly discovered planet HD95086 b, next to its parent star. The observations were made using NACO, the adaptative optics instrument for the VLT in infrared light, and using a technique called differential imaging, which improves the contrast between the planet and its dazzling host star. The star itself has been removed from the picture during processing to enhance the view of the faint exoplanet and its position is marked. The exoplanet appears at the lower left. The blue circle is the size of the orbit of Neptune in the Solar System. The star HD 95086 has similar properties to Beta Pictoris and HR 8799 around which giant planets have previously been imaged at separations between 8 and 68 astronomical units. These stars are all young, more massive than the Sun, and surrounded by a debris disc. (Credit: ESO/J. Rameau) )
 
 ESO 의 과학자들은 8.2 미터 구경 지상 망원경인 VLT 에 설치된 NACO 라는 적응 광학 (Adaptive Optic) 기기를 사용해 표면 온도가 낮은 행성 관측에 유리한 적외선 영역에서 관측을 시도했습니다. 앞서 언급했듯이 이들은 differential imaging 이란 기법으로 콘트라스트를 올려 이글거리는 모항성 옆에 작은 외계 행성의 이미지를 확인하는데 성공했습니다. 
 
 사실 외계 행성이나 기타 다른 천체를 확인하는 가장 좋은 방법은 꼭 가시 광선이 아니라도 그 이미지를 직접 촬영하는 것입니다. 백문이 불여일견이라고 직접 보는 것 보다 더 좋은 증명 방법은 없기 때문입니다. 물론 직접 촬영이 가능해지면 이외에도 여러가지 장점이 있습니다. 정확한 크기와 궤도는 물론 대기나 위성의 존재, 스펙트럼 분석, 표면온도 및 알베도 측정, 그리고 간접적인 외계행성 관측 방식의 정확성까지 여러가지 사실들을 알 수 있게 될 것입니다.
 
 이번에 촬영에 성공한 HD95086b 는 지구에서 약 300 광년 정도 떨어진 행성으로 모항성과의 거리는 56 AU 정도에 달합니다. 현재 기술로는 너무 가까이 있는 외계행성의 미약한 빛을 모항성과 분리하기는 어려울 것으로 생각됩니다. 아무튼 이렇게 멀리 떨어진 외계 행성을 촬영하는데 성공했다는 것 만으로도 엄청난 성과라고 할 수 있습니다. 하지만 이것은 이 외계 행성의 특수한 조건에도 비결이 있습니다. 
 
 사실 HD95086 은 생긴지 1000 만년에서 1700 만년 정도되는 아주 어린 별입니다. 그리고 HD95086b 역시 생긴지 얼마 되지 않아서 섭씨 700 도 정도로 표면 온도가 높습니다. 즉 모항성에서 멀리 떨어진 어둡고 차가운 외계 행성은 아니라는 것이죠. 따라서 적외선 영역에서 촬영이 지구보단 더 용이합니다. 물론 그렇다 해도 300 광년에서 이걸 촬영한 것은 엄청난 기술적 성과입니다.
 
 ESO 의 과학자들은 생성된지 얼마 안된 행성계에서 어떻게 이렇게 모행성에서 먼 거리에 외계 행성이 존재할 수 있는지에 대해서도 궁금해 하고 있습니다. 현재의 행성 생성 이론에 의하면 원시 행성들은 원시 행성계 원반 (Protoplanetary disc) 에서 형성됩니다. 나중에 행성간 상호 중력 작용에 의해 모항성에 먼 곳으로 밀려나더라도 초기엔 모항성에 가까운 위치에 있을 텐데 생긴지 얼마 안된 행성계에 어떤 일이 있어서 이렇게 먼 거리에서 외계 행성이 존재하는지는 아직 미스테리 입니다.
 
 여기까지는 ESO 의 보도 자료 내용인데 개인적으로는 결국 미래에 관측 기술이 발전하면 외계 행성의 대기 구성이나 표면 온도, 바다의 유무등을 실제 직접 관측으로 알 수 있는 날이 오지 않을까 생각합니다. 그러면 외계 행성에 실제 생명체가 살 수 있는지 아닌지 더 쉽게 판가름 하게 될 것으로 생각됩니다. 기술적으로 간단한 일은 아니지만 언젠가 가능해 지는 날도 미래에 있을 수 있겠죠.
 
 
 참고
 
   
Journal Reference:

  1. J. Rameau, G. Chauvin, A.-M. Lagrange, A. Boccaletti, S. P. Quanz, M. Bonnefoy, J. H. Girard, P. Delorme, S. Desidera, H. Klahr, C. Mordasini, C. Dumas, M. Bonavita, T. Meshkat, V. Bailey, M. Kenworthy. Discovery of a probable 4-5 Jupiter-mass exoplanet to HD 95086 by direct-imagingThe Astrophysical Journal Letters, 2013

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