(This artist's concept shows the geometry of a space telescope aligned with a starshade, a technology used to block starlight in order to reveal the presence of planets orbiting that star. Credit: NASA/JPL-Caltech)
과학자들은 앞으로 수십 년간 외계 행성을 직접 망원경으로 관찰해 대기의 구성 성분 및 표면 온도와 물의 존재 등 다양한 정보를 수집할 계획입니다. 하지만 외계 행성은 지구에서 관측하기에는 너무 멀고 작기 때문에 관측에 상당한 어려움이 있습니다. 이런 어려움을 가중시키는 건 어두운 행성이 밝은 항성 옆에 있다는 것입니다. 지구의 경우 태양 에너지의 22억분의 1만 받기 때문에 그만큼 어두운 셈입니다. 이는 마치 서치 라이트 옆에 있는 반딧불 찾기에 비유할 수 있는데, 사실은 그것보다 더 극심한 차이가 있습니다.
이런 극한적 상황에서 외계 행성을 관측하기 위해서는 항성의 강한 빛을 가려줄 가리개게 필요합니다. 전문적으로 말하면 코로나그래프 (coronagraph)가 필요한데, 나사가 진행 중인 뉴 월드 미션 (New Worlds Mission)의 스타쉐이드 (starshade)가 이를 위한 프로젝트입니다. 스타쉐이드 프로젝트는 오래 전부터 구상되어 왔으나 기술적 문제와 더불어 비용 문제로 인해 본격적으로 추진되지는 못하고 있었으나 최근 구체적인 계획안이 나오고 있습니다.
나사의 JPL의 엔지니어들은 Exoplanet Exploration Program (ExEP)의 스타쉐이드 팀을 통해 S5 Milestone 4 리포트를 발표했습니다. 현재 스타쉐이드 프로그램은 나사가 2020년대에 발사할 우주 망원경에 맞춘 방안이 유력합니다. 자체적인 4m 구경 우주 망원경과 같이 발사할 경우 비용이 적어도 30억 달러 이상 필요할 것이기 때문입니다. 망원경 없이 차단막만 발사해도 7억 5천만 달러 이상의 비용이 들 것으로 예상되고 있습니다.
현재 가능한 옵션은 2020년 중후반에 발사할 Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST)과 초반에 발사할 James Webb Space Telescope (JWST)입니다. WFIRST는 주경 지름이 2.4m로 허블 우주 망원경과 같으나 2.88억 화소 카메라를 지녀 훨씬 강력한 성능을 지니고 있습니다. 이 경우 스타쉐이드의 지름은 26m 정도로 2-4만 km 떨어진 거리에서 1m 이내 오차로 작동해야 합니다. 현재로써는 이쪽의 가능성이 더 큽니다. 제임스 웹 우주 망원경이 더 크지만, 그만큼 스타쉐이드도 크고 더 멀어야 하며 시기적으로도 맞추기가 어렵기 때문입니다.
(동영상)
스타쉐이드 프로그램이 성공적으로 진행되면 지구형 행성의 대기 구성 및 표면 온도, 물의 존재에 대한 과학적으로 신뢰할 수 있는 데이터를 얻게 될 것입니다. 지구와 거의 똑같은 환경을 지닌 외계 행성이 얼마나 흔한지 직접 확인할 수 있게 되면 여러 가지 흥미로운 이야기가 나올 수 있을 것입니다. 아직은 미래의 일이지만, 성공적으로 진행되기를 기대합니다.
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