우주 이야기 538 - 지구형 행성의 대기를 관측하다

(Artist's view of planets transiting a red dwarf star in the TRAPPIST-1 system. Credit: NASA, ESA, and STScI )

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 과학자들이 가까운 거리에 위치한 행성의 대기를 관측해 이들이 가스 행성이 아닌 지구 같이 암석행성이면서 대기를 지닌 행성이라는 사실을 밝혀냈습니다.

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 MIT와 리에주 대학의 천문학자들은 나사의 허블 우주 망원경을 이용해서 지구에서 40광년 떨어진 TRAPPIST-1 라는 별을 관측했습니다. 이 별은 작고 차가운 적색왜성으로 그 주변에는 지구형 행성이라고 추정되는 행성들이 존재했습니다. 하지만 사실 직접 관측으로 그 사실을 확인하지는 못했습니다.

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 연구팀은 이전 스피처 우주 망원경 관측 결과를 통해서 이 별 주변에 있는 가장 안쪽 행성 두 개가 별 앞을 지나는 시간을 알고 허블 우주 망원경으로 관측을 시도했습니다. 관측이 허락된 시간은 매우 짧았지만, 다행하게도 관측에 필요한 최적의 조건이 갖춰지면서 이 두 행성의 대기를 잠시 관측할 수 있는 기회가 주어졌습니다.

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 사실 멀리 떨어진 행성의 대기를 관측한다는 것은 밝기를 고려할 때 거의 불가능에 가까운 일입니다. 하지만 두 행성 거의 동시에 별 앞으로 지나게 되는 이중 식현상 (double transit)라는 현상이 발생하면서 측정할 수 있는 기회가 주어졌습니다.

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 이는 마치 다른 별에서 관측했을 때 지구와 금성이 동시에 거의 같은 평면에서 태양 앞을 지나는 것과 비슷한 상황입니다. 그런데 두 행성이 같이 별 앞을 지나면서 한쪽을 가려주는 역할을 하기 때문에 마치 달에 그림자에 태양이 가리는 일식 현상 때 태양 주변의 코로나를 관측하듯이 행성 주변의 대기를 관측할 수 있습니다.

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 이를 통해서 관측한 결과는 이 행성들의 대기가 가스 행성처럼 넓게 퍼진 것이 아니라 암석 행성처럼 작다는 것입니다. 따라서 이들은 지구나 금성처럼 관측 가능한 수준의 대기를 지닌 행성이라고 할 수 있습니다. 물론 이것이 지구와 비슷한 환경을 가진 행성이라는 의미는 아니지만, 지구나 금성, 화성 같은 암석 행성이라는 점은 분명히 알 수 있는 것입니다.

 앞으로 제임스 웹 우주 망원경을 비롯해서 차세대 우주 망원경이 등장하면 지구형 행성의 대기를 분석하는 날도 오게 될 것으로 생각됩니다. 그러면 우리는 제 2의 지구라고 부를 만한 행성이 어떤 것인지 알게 될 날이 올 것입니다.

 참고

A combined transmission spectrum of the Earth-sized exoplanets TRAPPIST-1 b and c, Nature,nature.com/articles/doi:10.1038/nature18641                                         

  http://phys.org/news/2016-07-atmospheric-earth-sized-exoplanets-reveals-rocky.html#jCp

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