기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 135 - 우주엔 얼마나 많은 외계 행성이 존재할까 ?




 2013 년 1월 1 을 기준으로 현재 등록된 외계 행성의 수는 854 개이며 이들이 673 개의 행성 시스템 (126 개는 두개 이상의 행성을 가진 시스템) 에 속해있다고 합니다. 현재 인류의 기술이 미숙하기 때문에 솔직히 현재까지 대부분의 외계 행성들을 발견하지 못했다고 봐야겠지만 그럼에도 꽤 많은 외계 행성들이 최근 발견된 것이 사실입니다. 사실 외계 행성이 발견되기 전에도 많은 과학자들은 태양계 같은 행성 시스템이 태양만의 전유물이 아닐 것으로 생각하고 있었습니다. 이제 우리는 이에 대해서 좀 더 구체적인 정보를 가지고 이야기 할 수 있습니다. 


 아무튼 이렇게 외계 행성에 대한 연구가 진행됨에 따라 다시 오래전부터 거론되던 의문이 다시 제기 될 수 밖에 없습니다. 그것은 과연 얼마나 많은 외계 행성이 존재하느냐 하는 의문인데 사실 외계 생명체가 얼마나 흔할 것이냐는 질문과도 연관성이 있다고 하겠습니다. 



(수많은 외계 행성들에 대한 상상도  Credit: NASA/JPL-Caltech ) 



 단순하게 생각해서 태양 같은 흔한 황색 왜성에도 8 개의 행성이 존재하고 어쩌면 우리가 모르는 추가 행성들이 존재할 가능성 마저 배제를 할 수 없습니다. 적어도 평균적으로 한 항성당 행성급 천체 (사실 행성의 정의를 어떻게 내리느냐도 문제가 될 수는 있지만 수성 - 목성 급 천체나 그 이상 천체를 기준으로 했을 때) 만 존재해도 우리 은하에만 1000 억에서 4000 억개의 외계 행성이 존재한다는 결론이 나오게 됩니다. 물론 우주 전체에 존재한 수천억개의 무수한 은하까지 합치면 우주의 존재하는 행성급 천체의 수는 무한하다고 해도 과언이 아닐 것입니다. 


 현재 우리가 외계 행성의 탐사를 시행한 부분은 우리 은하계에서 극히 일부인 지구에서 300 광년 이내가 대부분 입니다. 이 정도 정보를 가지고 평균적으로 우리 은하계에 과연 얼마나 많은 외계 행성이 존재하지 추정하는 것은 적지 않은 오류를 범할 수 있습니다. 또 심지어 지구 주변에 있는 별들 주변에 외계 행성의 존재 역시 다 알고 있는 게 아닌 상태죠.
 


(현재까지 발견된 외계 행성은 태양에서 300 광년 안쪽입니다. 위의 그림에서는 크게 그렸지만 사실 적어도 10 만 광년 너비의 우리 은하의 크기에 비해서 0.3% 조차 안되는 길이입니다.   Credit : NASA /JPL )


 이와 같은 한계에도 불구하고 역시 인간의 호기심은 어쩔 수 없는 것이어서 다양한 방법으로 외계 행성의 밀도와 숫자를 추정하려는 시도들이 계속되고 있습니다. Jonathan J. Swift 를 비롯한 칼텍 (California Institute of Technology (Caltech) ) 의 연구자들 역시 그런 경우라고 할 수 있습니다. 


 스위프트와 그의 동료들은 케플러 - 32 (Kepler - 32) 라는 한 M 형 적색 왜성을 분석했습니다. 이런 적색 왜성은 사실 우리 은하에서 가장 흔한 형태의 별로 전체의 3/4 을 차지한다고 생각되고 있습니다. 연구자들이 이 별을 선정한 이유는 아주 흔하고 전형적인 형태의 별이기 때문인데 그들에 의하면 케플러 32 는 5 개의 행성을 가지고 있는 것으로 보인다고 합니다. 


 케플러 32 의 행성 시스템은 지구와는 다소 다른 특징이 있는데 그것은 모항성에 매우 가까운 궤도를 돌고 있다는 것입니다. 행성의 크기 자체는 지구 지름의 0.7 에서 2.7 배 수준으로 지구와 비슷한 암석형 행성의 가능성이 있습니다. 비록 생명체 거주 가능성은 없겠지만 이런 형태의 외계 행성 시스템이 우주에는 매우 흔한 것이 아닌가 연구팀은 추정하고 있습니다. 


 저자에 의하면 이전에 케플러 우주 망원경 데이터를 이용해 거의 평균적으로 하나 정도의 외계 행성이 한개의 별에 존재한다고 생각했지만 실제로는 2 개가 더 정답에 가까울 수 있다고 합니다. 그러면 우리 은하에는 수천억개 X 2 개의 외계 행성이 있는 셈입니다. 


 이와 같은 여러가지 간접 추정에 의해 구체적으로 외계 행성의 평균적인 밀도 (즉 한개의 별당 평균적으로 몇개의 행성이 있는지) 를 구하려는 연구가 진행중이지만 사실 현재까지 우리가 가진 정보를 바탕으로 정확한 추정을 한다는 것은 거의 불가능하다고 생각됩니다. 왜냐하면 현재 우리의 기술로 밝혀낼 수 있는 외계 행성의 수는 극히 일부에 불과할 것이기 때문입니다. 


 여기에 대부분 직접 망원경의 관찰로 이미지를 얻는 방법이 아니라 외계 행성과 모항성의 상호 작용 (식현상이든 중력에 의한 작용이든) 을 이용해서 그 수와 궤도 질량들을 추정하는 방식이라 모 항성에서 어느 정도 떨어진 외계 행성에 대해서는 아주 제한적인 지식만을 가질 수 밖에 없는 한계가 있습니다. 예를 들어 20 광년 밖에서 태양계를 관측하면 사실 소행성대 밖에 존재하는 외행성의 존재는 모를 수도 있겠죠. 


 결국 얼마나 많은 외계 행성이 존재하는지에 대한 질문에 대해서 현재 우리는 자신있게 말할 수는 없습니다. 따라서 이 질문에 대한 답은 언젠가 우리의 관측 기술이 대단히 진보해서 수십 광년 밖의 외계 행성의 직접 이미지를 얻을 수 있거나 혹은 가까운 별들로 직접 탐사선들을 보내 일종의 인구 조사를 실제로 시행할 수 있다면 모를 까 한동안은 여러가지 간접적인 방법에 의한 추정만 가능한 질문이라고 생각됩니다. 이런 한계에도 불구하고 역시 인류 문명 진보의 원동력인 인간의 호기심을 막을 수는 없을 것이고 앞으로 더 정확한 추정치들이 나오게 될 것이라고 생각됩니다. 


 그리고 우리 은하의 별당 외계 행성이 평균 한개이든 두개이든 간에 아마 외계 행성 자체가 수천억개 이상 무수히 많이 존재한다는 것은 아마도 의심하기 힘들겠죠. 그 다음 궁금증은 아마도 외계 생명체는 얼마나 흔할 것인가 ? 그리고 그 중에 인류 같은 지적 생명체는 얼마나 진화했을까 이겠죠. 언젠가 그 질문에 대한 결정적인 답이 나올 것으로 믿습니다. 



 참고 



Journal Reference:

  1. Jonathan J. Swift, John Asher Johnson, Timothy D. Morton, Justin R. Crepp, Benjamin T. Montet, Daniel C. Fabrycky, Philip S. Muirhead. Characterizing the Cool KOIs IV: Kepler-32 as a prototype for the formation of compact planetary systems throughout the Galaxy. Astrophysical Journal, 2012; 


댓글

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...

사막에서 식물을 재배하는 온실 Ecodome

 지구 기후가 변해가면서 일부 지역에서는 비가 더 많이 내리지만 반대로 비가 적게 내리는 지역도 생기고 있습니다. 일부 아프리카 개도국에서는 이에 더해서 인구 증가로 인해 식량과 물이 모두 크게 부족한 현상이 지속되고 있습니다. 이를 해결하기 위한 여러 가지 아이디어들이 나오고 있는데, 그 중 하나가 사막 온실입니다.   사막에 온실을 건설한다는 아이디어는 이상해 보이지만, 실제로는 다양한 사막 온실이 식물재배를 위해서 시도되고 있습니다. 사막 온실의 아이디어는 낮과 밤의 일교차가 큰 사막 환경에서 작물을 재배함과 동시에 물이 증발해서 사라지는 것을 막는데 그 중요한 이유가 있습니다.   사막화가 진행 중인 에티오피아의 곤다르 대학( University of Gondar's Faculty of Agriculture )의 연구자들은 사막 온실과 이슬을 모으는 장치를 결합한 독특한 사막 온실을 공개했습니다. 이들은 이를 에코돔( Ecodome )이라고 명명했는데, 아직 프로토타입을 건설한 것은 아니지만 그 컨셉을 공개하고 개발에 착수했다고 합니다.   원리는 간단합니다. 사막에 건설된 온실안에서 작물을 키움니다. 이 작물은 광합성을 하면서 수증기를 밖으로 내보네게 되지만, 온실 때문에 이 수증기를 달아나지 못하고 갖히게 됩니다. 밤이 되면 이 수증기는 다시 응결됩니다. 그리고 동시에 에코돔의 가장 위에 있는 부분이 열리면서 여기로 찬 공기가 들어와 외부 공기에 있는 수증기가 응결되어 에코돔 내부로 들어옵니다. 그렇게 얻은 물은 식수는 물론 식물 재배 모두에 사용 가능합니다.  (에코돔의 컨셉.  출처 : Roots Up)   (동영상)   이 컨셉은 마치 사막 온실과 이슬을 모으는 담수 장치를 합쳐놓은 것이라고 말할 수 있습니다. 물론 실제로도 잘 작동할지는 직접 테스트를 해봐야 알 수...