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2015년 4월 23일 목요일

우주 이야기 320 - 외계 행성의 사진 찍기



 지난 수십 년간 과학자들은 수천 개에 달하는 외계 행성들을 밝혀냈습니다. 하지만 그 중 극히 일부만이 직접 관측으로 발견되거나 확인된 것이죠. 별 옆에 있는 행성은 너무 작은 크기여서 지금 인류가 가진 가장 강력한 망원경으로도 식별이 어렵기 때문입니다. 이것은 마치 서치라이트 옆에 있는 반딧불의 사진을 찍는 것 같이 극히 어려운 일입니다.
 지금까지 과학자들은 별의 움직임이 행성 때문에 흔들리거나, 행성이 별 앞을 지날 때 주기적으로 별빛의 강도가 약해지는 것 같은 방법을 이용해서 외계 행성의 존재를 밝혔습니다. 하지만 천문학자들의 목표는 역시 직접 외계 행성을 관측해서 그 특징을 연구하는 것이겠죠. 백문이 불여일견이라고 직접 보고 분석해 봐야 외계인이 살만한 동네인지 파악할 수 있을 것입니다.
 불행히 현재 우리가 가진 망원경으로 직접 외계 행성의 모습을 사진으로 담으려면 아주 강력한 망원경 이외에 여러 가지 조건들이 딱 맞아야 합니다. 우선 외계 행성이 별에서 너무 멀지도 너무 가깝지도 않은 위치에 있어야 하고 크기도 매우 커야 합니다. 그리고 지구에서 보이는 각도와 위치가 관측에 딱 맞아야 겠죠.
 이런 외계 행성은 사실 몇 개 없는데, 그중에서 유명한 것은 HR8799라는 별 주변의 외계 행성입니다. 지구에서 130광년 정도 떨어진 이 별은 생긴 지 3천 만 년 정도 된 젊은 별로 태양보다 1.5배 무겁고 4.9배 정도 밝습니다. 그리고 주변에 목성보다 훨씬 큰 행성 4개를 거느리고 있는데 이전에도 한번 소개한 적이 있죠.
 이전 포스트 :     http://blog.naver.com/jjy0501/100183024367



(네 개의 외계 행성의 특징. 출처 : wiki)

 이 외계 행성들은 마치 태양과 수성, 금성, 지구, 화성 같은 구조를 크기만 확대한 것처럼 생겼는데, 보기에 따라서는 목성과 그 4대 위성 같은 구조입니다. 실제로 이들 가운데 일부가 목성의 위성들처럼 궤도 공명을 하고 있을지도 모른다는 주장이 제기되기도 했습니다.

 미국 애리조나 주 남부에 있는 거대 쌍안 망원경(Large Binocular Telescope, LBT)은 L/M-밴드 적외선 카메라(LMIRCam)와 LBTI를 HR8799를 관측했다. 8.4m 지름의 거대 망원경 두 개로 구성된 거대 쌍안 망원경에 새로운 간섭계를 포함시키므로써 더 상세한 외계 행성의 사진을 담을 수 있게 된 것입니다.


(중앙에 있는 것은 HR8799로 관측을 위해 가렸음. 그 주위로 4개의 행성이 보인다. Credit: A.-L. Maire / LBTO


(거대 쌍안 망원경(LBT). 중앙에 있는 녹색 장치가 LBTI. Credit: LBTO - Enrico Sacchetti)

 천문학자들은 거대 쌍안 망원경을 이용해서 외계 행성을 연구하는 LEECH(LBT Exozodi Exoplanet Common Hunt) 연구 프로젝트를 진행 중입니다. 이 거대한 망원경과 적응광학 기술 및 새로운 간섭계를 이용하면 과학자들은 더 세밀한 외계 행성의 사진을 찍을 수 있습니다.

 HR8799 에서 가장 안쪽 궤도를 도는 외계 행성은 15AU 정도 떨어진 지점에 있습니다. LBTI는 10AU 정도, 대략 토성 궤도에 있는 외계 행성의 사진을 직접 담을 수 있습니다. LEECH에 참가한 과학자들은 앞으로 이를 이용해서 외계 사진의 모습을 직접 촬영하고 그 스펙트럼을 분석해서 새로운 사실을 알아낼 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

 현재까지 우리가 가지고 있는 외계 행성의 사진은 매우 일부에 불과합니다. 하지만 앞으로 수십년에 걸쳐 더 강력한 망원경과 진보된 기술이 발전되면 외계 행성의 실제 모습이 우리 앞에 하나씩 정체를 드러낼 것으로 기대됩니다.

 참고  





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