(케플러가 발견한 외계 행성의 개념도 The artist concept depicts multiple-transiting planet systems, which are stars with more than one planet. The planets eclipse or transit their host star from the vantage point of the observer. This angle is called edge-on.
Image Credit: NASA )
Image Credit: NASA )
현재는 리액션 휠의 고장으로 본래 임무에서 은퇴한 상태이지만 (대신 다른 임무를 구상중에 있습니다) 케플러 우주 망원경은 이미 발사시 목표로 한 것 이상의 성과를 거둔 상태입니다. 또 케플러가 보내온 방대한 데이터를 분석하는데만 앞으로 최소한 수년이 더 필요할 정도라서 외계 행성을 연구하는 많은 과학자들이 여기에 매달려 있습니다.
나사의 에임즈 연구소의 잭 리사우어 (Jack Lissauer, planetary scientist at NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Calif. ) 와 그의 동료들은 2009 년 5월 에서 2011 년 3월 사이 초기 2 년간의 케플러 데이터를 이용해서 여러개의 행성이 하나의 별을 공전하는 경우들을 연구했습니다.
케플러 우주 망원경은 항성 주변을 공전하는 행성이 그 앞을 지날 때 별빛이 미세하게 떨어지는 현상을 관측해서 외계 행성의 존재를 추정합니다. 그리고 다른 지상과 우주 망원경들을 통해서 그 후보들이 실제로 외계 행성을 지니고 있는지 최종적으로 확인하게 됩니다. 그런데 이렇게 해서 찾아낸 행성 중에 상당수는 한개의 별에 여러 행성이 있는 경우들이었습니다.
나사의 과학자들은 verification by multiplicity 라는 새로운 기술을 사용해서 특히 이렇게 여러개의 행성들이 하나의 별을 도는 경우를 분석했습니다. 기술적인 내용은 난해하지만 나사는 이것을 멀리서 사자 무리를 보는 것과 비유해서 설명했습니다.
(동영상)
이렇게 해서 새롭게 발견된 외계 행성은 715 개인데 이들은 모두 305 개의 항성 주위를 공전하고 있었습니다. 그리고 이 행성들의 95% 는 해왕성 보다 작은 행성들이었습니다. 이번 연구에서는 상대적으로 작은 외계 행성들이 대거 발견된 것이 특징이었습니다. 당장 태양계를 보더라도 목성 보다 작은 행성이 훨씬 많으므로 작은 외계 행성이 더 흔하다는 것 자체는 놀라운 일이 아니지만 이렇게 한꺼번에 대거 발견된 것은 주목할 만한 성과입니다. 더구나 케플러 데이터 전체를 본 것도 아니기 때문에 앞으로 더 많은 데이터를 분석함에 따라 이 숫자는 더 늘어나게 될 것입니다.
또 한가지 주목할 만한 발견은 지구와 비슷한 질량과 지름을 가진 것은 물론 표면 온도도 비슷한 행성을 찾아냈다는 것입니다. 연구팀은 715 개의 외계 행성 가운데서 지구 질량의 2.5 배 이하이고 거주 가능 지역 (habitable zone) 에 있는 외계 행성 4 개를 발견했습니다. 이 중에서 케플러 - 296f (Kepler - 296f) 는 지구 질량의 2 배 정도 되는 외계 행성으로 태양질량의 절반인 모항성을 돌고 있습니다.
이 모항성의 밝기는 태양의 5% 수준으로 매우 어둡지만 케플러 - 296f 가 모항성에서 매우 가까이 있기 때문에 알베도에 따라서 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 것으로 생각됩니다. 다만 과학자들은 이 행성이 단단한 암석 행성인지 아니면 가스 행성인지는 확실히 모르고 있습니다. 현재까지는 질량이 지구보다 5 배 이하 정도 되는 별을 슈퍼 지구라고 부르고 있지만 이들 모두가 단단한 암석 표면이나 바다를 가진 행성은 아닐 수도 있겠죠. 이 부분은 앞으로의 연구 과제입니다.
케플러 우주 망원경은 15 만개의 별을 타겟으로 밝기의 변화를 추적해왔습니다. 그리고 그 중에서 외계 행성을 지닐 것으로 의심되는 별 수천개를 찾아냈습니다. 이 연구는 확인된 외계 행성의 숫자를 대폭 끌어올려 이제 확인된 외계 행성의 수가 1700 개까지 늘어났다고 합니다. 폭발적인 숫자의 증가라고 할 수 있죠. 특히 지구 보다 약간 큰 외계 행성의 수가 크게 늘어났습니다.
(지난 20 년간의 확인된 외계 행성 숫자 변화. 파란색 막대는 이전에 발견된 외계 행성, 붉은색은 케플러가 발견한 외계 행성. 그리고 황금색 막대는 이번 연구로 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)
Image Credit: NASA Ames/SETI/J Rowe)
( 이전 연구로 지구 지름의 1.25 배 이하의 외계 행성의 수가 400% 나 증가했음. The histogram shows the number of planets by size for all known exoplanets. The blue bars on the histogram represents all the exoplanets known, by size, before the Kepler Planet Bonanza announcement on Feb. 26, 2014. The gold bars on the histogram represent Kepler's newly-verified planets. Image Credit: NASA Ames/W Stenzel)
이번 연구는 해왕성 보다 작은 외계 행성을 다수 찾아낸 것이 큰 성과로 생각되고 있습니다. 그런데 아직 우리는 은하계에 있는 천체중 한 줌 모래알에 지나지 않은 숫자의 극소수 천체만을 검사했을 뿐입니다. 현재 우리 은하계에만 수천억개에 달하는 외계 행성이 존재하고 있을 것이고 인류는 이 새로운 세상에 대한 탐사를 막 시작했을 뿐입니다. 과연 그 행성들 가운데도 우리처럼 우주 너머에 지적 외계인이 있는지 궁금해 하는 외계인이 살고 있을지 궁금해 지네요.
참고
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