우주 이야기 1081 - 외계 행성의 대기를 관측할 아리엘 임무

(Ariel will measure chemical fingerprints in the atmospheres of exoplanets as they pass in front of their host star. Credit: ESA/ATG medialab)

(Exoplanet timeline infographic. Credit: ESA)

과학자들은 케플러 우주 망원경 데이터를 분석해 수천 개 이상의 외계 행성을 찾아냈습니다. 이후 발사된 TESS는 이보다 훨씬 많은 외계 행성을 찾아낼 것으로 기대되고 있습니다. 이렇게 많은 외계 행성을 찾아냈다면 그 다음 과제는 이 외계 행성의 환경을 조사하는 것입니다. 하지만 대부분의 외계 행성이 물리적 특징을 분석하기 위해 직접 관측하기에는 너무 멀고 작다는 문제점이 있습니다.

이 한계를 극복하기 위해서 유럽 우주국 (ESA)는 새로운 형태의 외계 행성 관측 망원경인 아리엘 (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey, Ariel)을 발사할 예정입니다. 아리엘은 사실 그렇게 큰 주경을 지닌 우주 망원경은 아닙니다. 0.7x1.1m 크기의 독특한 타워형 주경을 지니고 있는데, 면적은 0.64㎡에 불과합니다. 무게도 발사 시 1.2 - 1.3톤 정도로 그렇게 큰 편이 아닙니다.

하지만 아리엘은 1.95 µm - 7.8 µm의 적외선 파장 영역에서 관측하는 고성능 적외선 분광기 (infrared spectroscope)로 외계 행성이 모항성 앞을 지날 때 발생하는 미세한 변화를 측정해 외계 행성의 화학 조성 및 대기 성분을 알아낼 수 있습니다. 다만 이를 위해 55K (영하 218도)의 극저온 상태에서 관측할 필요가 있습니다. 또 지구와 태양의 간섭을 피해 지구에서 150만km 떨어진 L2 지점에서 관측을 하기 때문에 4년간만 관측이 가능합니다. ESA는 이 기간 동안 1000개 정도의 외계 행성을 관측할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

아리엘은 현재 개발 중인 아리안 6 로켓으로 발사되며 모든 것이 순조롭게 진행된다면 2029년에 발사될 예정입니다. 이를 위해 유럽 우주국은 17개 회원국 50개 기관과 미국 나사와 협업한다고 발표했습니다. 아리엘 임무가 성공적으로 진행되면 우리는 외계 행성의 존재 뿐 아니라 대기의 구성, 물의 존재 등 더 자세한 정보를 알아낼 수 있을 것입니다. 그리고 언젠가 제 2의 지구가 어디에 있을지에 대한 단서도 얻을 수 있을 것입니다.

참고

https://newatlas.com/space/esa-ariel-exoplanet-atmosphere-implementation-phase/

https://en.wikipedia.org/wiki/ARIEL

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