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우주 이야기 934 - 중력파를 통해 외계 행성을 찾는다?


(Artistic representation of gravitational waves produced by a compact binary white dwarf system with a jovian mass planetary companion. Credit: Simonluca Definis)


 독일의 막스 플랑크 연구소와 프랑스의 대체 에너지 및 원자 에너지 위원를  (Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI) in Potsdam and from the French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA) in Saclay, Paris) 연구팀은 중력파를 이용해 백색왜성 쌍성계에서 외계 행성을 찾는 방법을 발표했습니다. 


 오랜 세월 이론상의 존재였다가 최근 관측이 성공한 중력파는 단지 아인슈타인의 상대성 이론을 검증하는데만 의의가 있는 것이 아닙니다. 멀리 있는 천체를 확대하는 중력 렌즈 효과처럼 앞으로 중력파를 통한 천체 관측이 가능할 것으로 기대하고 있습니다. 유럽 우주국은 LISA (Laser Interferometer Space Antenna)라는 우주 중력파 검출 장치를 2034년 발사할 예정으로 연구팀은 이를 통해 목성 질량의 외계 행성을 찾을 수 있다고 보고 있습니다. 


 백색왜성은 태양과 비슷한 별이 최후를 맞이한 후 남은 천체로 가장 우주에 흔하게 존재합니다. 물론 두 개의 별로 이뤄진 쌍성계가 백색왜성이 되어 서로의 주변을 공전하는 경우도 드물지 않습니다. 서로 큰 질량과 중력을 지닌 백색왜성이 가까이 공전할 경우 중력파가 발생하는데 만약 주변에 행성이 존재하면 중력파의 형태에 영향을 줄 수 있습니다. 연구팀은 이를 이론적으로 예측해 앞으로 LISA의 관측 결과를 해석하는데 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 


 물론 백색왜성 쌍성계 주변 행성에 생명체가 살거나 할 순 없지만, 중력파를 이용해서 다른 방법으로는 검출이 불가능한 외계 행성을 찾을 수 있을지 모릅니다. 이는 중력파 천문학의 가능성을 보여준 것입니다. LISA를 비롯한 새로운 중력파 장비의 등장으로 인해 중력파 천문학은 앞으로 계속해서 발전을 거듭할 것입니다. 


 참고 


Nicola Tamanini et al. The gravitational-wave detection of exoplanets orbiting white dwarf binaries using LISA, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0807-y
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