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2017년 9월 3일 일요일

우주 이야기 692 - 물의 증거가 발견된 트래피스트 - 1 행성계



(This artist's impression shows the view from the surface of one of the planets in the TRAPPIST-1 system. At least seven planets orbit this ultracool dwarf star 40 light-years from Earth and they are all roughly the same size as the Earth. Several of the planets are at the right distances from their star for liquid water to exist on the surfaces. Credit: ESO/N. Bartmann/spaceengine.org)



 지구에서 40광년 떨어진 트래피스트 - 1 (TRAPPIST-1)은 7개의 암석형 외계 행성을 거느린 행성계로 과학자들의 이목을 집중시키고 있습니다. 최근 밝혀진 연구에서는 이 행성계가 태양계보다 훨씬 오래되었다는 사실이 밝혀졌으며 모성에서 가장 먼 3개의 행성은 액체 상태의 물이 있을 수도 있기 때문에 복잡한 생명체가 진화할 수 있는지 여부가 관심사로 떠오르고 있습니다.




 액체 상태의 물이 있을만한 온도라고해서 반드시 액체 상태의 물이 있다는 의미는 아닙니다. 비록 물이 우주에 매우 흔한 분자이기는 하지만, 트래피스트 - 1 행성계가 모성에 워낙 가깝기 때문에 물을 포함한 대기 자체가 살아남기 어렵다는 주장도 있습니다.


 그런데 빈센트 부리에 (Vincent Bourrier from the Observatoire de l'Université de Genève, used the Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS))가 이끄는 국제 과학자팀이 허블 우주 망원경을 이용해서 트래피스트 - 1 행성계에 물이 존재할 수 있다는 증거를 발견했습니다. 물론 거리를 생각하면 직접 물을 검출하기는 어렵고 간접적인 방법으로 이를 증명한 것입니다.


 트래피스트 - 1과 같은 적색왜성 주변에는 강력한 자외선과 다른 고에너지 전리 방사선이 존재합니다. 물론 태양도 마찬가지인데, 지구의 경우 거리가 있고 강력한 자기장으로 보호를 받고 있습니다. 아무튼 이 자외선은 물을 수소와 산소로 분리시키는 광분해(photodissociation)를 일으킵니다. 그러면 분해된 수소와 산소가 우주로 달아나게 되는 것이죠. 특히 수소는 가볍기 때문에 행성 주변에서 쉽게 검출이 가능합니다. 만약 이 정도 행성에 수소가 단독으로 존재한다면 이미 오래전 다 달아났을 것이기 때문에 지금 검출되는 수소는 광분해에 의한 것이라고 추정할 수 있습니다.


 과학자들은 이 방법을 이용해서 얼마나 물을 빨리 잃는지도 추정할 수 있습니다. 비록 트래피스트 - 1이 태양보다 매우 어두운 별이지만, 가까운 궤도를 도는 내행성은 지구에 있는 바다의 20배에 달하는 물을 잃었을 것으로 추정됩니다. 따라서 대부분의 물을 잃은 건조한 행성일 가능성이 큽니다. 하지만 먼 궤도를 도는 e,f,g의 경우 훨씬 적은 양의 물을 잃었을 것으로 추정되어 아직도 물이 존재할 가능성이 있다고 합니다. 현재 발견되는 물의 흔적은 이들에서 기원했을 가능성이 큽니다.


 좀 더 정확한 결론을 내리기 위해서는 더 강력한 망원경으로 관측할 필요가 있습니다. 앞으로 발사될 제임스 웹 우주 망원경을 비롯한 차세대 망원경의 활약이 필요한 이유입니다.
  
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