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2014년 7월 18일 금요일

우주 이야기 257 - 2017 년 발사가 예정된 케플러의 후계자 TESS



 이전에 설명드린 것과 같이 케플러 우주 망원경은 이미 3.5 년의 기본 미션을 성공적으로 완수하고 추가 미션에 들어가서 데이터를 수집하던 중 위치를 고정하는데 사용되는 리액션 휠의 고장으로 연장 미션을 더 이상 수행할 수 없게 된 상태입니다. 이후 케플러는 새로운 미션을 계획 중에 있습니다. (http://jjy0501.blogspot.kr/2014/05/Kepler-K2-mission.html  참조)  


 한편 나사는 본래 계획대로 케플러의 뒤를 잇게될 차세대 행성 사냥꾼을 계획하고 있는데 이전에도 한차례 소개드린 TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite. http://jjy0501.blogspot.kr/2013/04/152-tess.html 참조 ) 입니다. 오늘은 이 TESS 에 대한 좀더 상세한 소식입니다.  



(TESS 의 아티스트 컨셉  Credit : NASA )  


 TESS 에 대해서 설명하기에 앞서 케플러에 대해서 간단히 설명한다면 다른 별 주위를 도는 행성이 우리가 관측하는 방향에서 그 앞을 지날 때 밝기가 변하는 식현상 (transit)  을 포착하는 망원경이라고 할 수 있습니다. 케플러는 이 방법으로 엄청난 수의 외계 행성들을 발견했으며 아직도 그 데이터가 분석 중에 있기 때문에 사실 2017 년까지도 데이터 분석이 다 끝나지 않을 가능성이 있습니다. 그런 상황에서 TESS 는 적절한 시기에 더 많은 외계 행성들을 찾고 분석하기 위해서 발사될 것입니다.  



(별과 그 주변을 공전하는 외계 행성. 행성이 만약 우리의 관측 방향에서 식현상을 일으키는 위치에 있다면 우리는 행성의 크기는 물론 공전 주기도 알수 있음. As a planet crosses between its star and Earth, the light from its sun “dips” in brightness. These dips allow scientists to detect the planet, learning about its size and orbit. Credit: NASA)



(지난 20 년간의 확인된 외계 행성 숫자 변화. 파란색 막대는 이전에 발견된 외계 행성, 붉은색은 케플러가 발견한 외계 행성. 그리고 황금색 막대는 2014 년 케플러 연구 데이터로 추가된 외계 행성.  The histogram shows the number of planet discoveries by year for roughly the past two decades of the exoplanet search. The blue bar shows previous planet discoveries, the red bar shows previous Kepler planet discoveries, the gold bar displays the 715 new planets verified by multiplicity.
Image Credit: NASA Ames/SETI/J Rowe)  


 이전에 설명한 것과 같이 TESS 는 케플러 보다 더 진보된 관측 기기를 탑재하고 있으며 더 많은 별들을 조사하게 됩니다. TESS 의 최종 스펙은 발사 전까지 변동이 있을 수 있는데 일단 관측 기기의 사양은 다음과 같을 것이라고 합니다. (이전 포스트에서 소소하게 변동이 있음)  

Four wide filed-of-view CCD cammeras. Each of the four cameras has:
  • 24° x 24° Field-of-View.
  • 100 mm effective pupil diameter.
  • Lens assembly with 7 optical elements.
  • Athermal design.
  • 600nm – 1000nm bandpass.
  • 16.8 Megapixel, low-noise, low-power, MIT Lincoln Lab CCID-80 detector.

 TESS 는 2 년간의 기본 미션에서 적어도 50 만개 이상의 별을 관측할 것인데 이는 케플러가 관측한 15 만개 정도의 별에 비해 훨씬 많은 숫자입니다. 여기에 더 진보된 관측 기기를 사용하기 때문에 이전에 케플러가 했던 것 보다 더 작은 행성을 발견할 수도 있습니다.  TESS 는 3000 개 이상의 새로운 외계 행성을 발견할 수 있을 것으로 기대되고 있으며 특히 TESS 와 연관된 연구팀은 지구와 닮은 외계 행성들을 찾을 수 있게 될 것으로 기대하고 있습니다. 


 TESS 와 관계된 MIT 의 수석 과학자 조지 릭커 (senior research scientist George Ricker at the Massachusetts Institute of Technology's Kavli Institute for Astrophysics) 는 밝은 모성 주위를 공전하는 외계 행성이야 말로 정확한 질량과 대기의 조성을 확인할 수 있기 때문에 아주 좋은 연구 대상이 될 것이라고 언급했습니다. 또 MIT 의 대학원생으로 이 연구에 참여한 피터 설리반 (Peter Sullivan, a physics doctoral student at MIT) 은 TESS 가 200 개 이상의 지구 혹은 슈퍼 지구형 외계 행성을 찾알 수 있을 것이며 이 중 10 - 20 개 정도는 생명체가 존재 가능한 위치에서 공전할 것이라고 언급했습니다.



(TESS 의 관측 범위는 24 도 X 96 도에 달해 이전의 케플러와는 비교할 수 없을 만큼 넓은 위치를 확인할 수 있음  An overview of the slices of sky that TESS will observe. The left shows the four combined camera views captured by the spacecraft. The middle shows the division of the celestial sphere into 26 observation sections. The right image shows how long TESS will observe each region, due to overlap in the fields, with the dashed black region around the ecliptic pole revealing the region of sky JWST will observe. Credit: NASA)  


 하버드 스미소니언 천체 물리학 연구소의 커트니 드레싱 (Courtney Dressing, a doctorate student at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) 에 의하면 TESS 가 20 파섹 (약 65 광년) 이내 존재하는 100 개의 식현상 외계 행성을 발견할 수 있을지 모르며, 잘하면 이 외계 행성 3 개 중 한개가 생명체 거주 가능한 궤도를 공전할 지도 모른다고 합니다. 


 TESS 는 매우 공교롭게도 역사상 가장 비싼 망원경이자 허블 우주 망원경의 후계자로 등극할 제임스 웹 우주 망원경 (JWST) 가 발사되기 전 (JWST 는 2018 년 예정이나 변동 가능) 에 발사될 예정입니다. 이 이야기는 TESS 로 확인한 외계 행성을 JWST 로 확인 할 수 있다는 이야기입니다. 


 사실 두 망원경은 수명이 정해져 있는데 마침 적당한 시기에 제임스웹 우주 망원경이 발사되어 서로 겹치는 관측 범위에서 역사상 유래없는 우주 망원경의 협업이 이뤄질 수도 있습니다. TESS 는 태양같은 별 주변을 공전하는 지구형 외계 행성을 찾아내는 데 케플러보다 탁월한 능력을 발휘할 것이며 JWST 는 외계 행성의 이미지를 얻는데 허블 우주 망원경보다 훨씬 강력한 능력을 발휘할 것입니다. 


 향후 5 년에서 10년 사이 외계 행성에 대한 우리의 지식은 극적으로 확장될 가능성이 있습니다. 물론 일단 위의 두 우주 망원경이 차질없이 발사되어야 하겠죠. 어쩌면 우리 지구가 우주에 진정 홀로 외로운 생명의 섬인가하는 오랜 질문에 대한 극적인 답이 기다리고 있을 지도 모릅니다. 우리가 살아있는 시대에 과연 인류 역사의 가장 큰 질문이 해소될 결정적인 단서가 나올지 기대해 보겠습니다. 


 참고     







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