우주 이야기 1120 - 10만 개의 외계 행성을 찾아낼 나사의 로만 우주 망원경

 (Illustration of a planet transiting its host star. Credit: NASA's Jet Propulsion Laboratory)

(This graphic highlights the search areas of three planet-hunting missions: the upcoming Nancy Grace Roman Space Telescope, the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), and the retired Kepler Space Telescope. Astronomers expect Roman to discover roughly 100,000 transiting planets, worlds that periodically dim the light of their stars as they cross in front of them. While other missions, including Kepler's extended K2 survey (not pictured in this graphic), have unveiled relatively nearby planets, Roman will reveal a wealth of worlds much farther from home. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center)

 나사는 성공적으로 임무를 마치고 퇴역한 행성 사냥꾼인 케플러 우주 망원경을 통해 수천 개의 외계 행성을 찾아냈습니다. 현재는 그 후계자인 TESS가 케플러보다 더 넓은 범위의 우주에서 외계 행성을 찾고 있습니다. 하지만 TESS 역시 후계자가 필요합니다. 

 나사는 2020년대 중반을 목표로 차세대 행성 사냥꾼인 로만 우주 망원경 (Nancy Grace Roman Space Telescope)을 개발하고 있습니다. 과거 WFISRT라고 불렸다가 새로운 이름을 부여 받은 로만 우주 망원경은 기존의 케플러나 TESS와는 비교도 되지 않는 먼 거리를 관측할 수 있습니다. 허블 망원경과 동일한 2.4m 주경과 강력한 이미지 센서 덕분입니다. 

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 사우스 웨일즈 대학의 천체물리학자인 벤자민 모텟 (Benjamin Montet, University of New South Wales)은 로만 우주 망원경이 두 가지 방법을 통해 10만 개 이상의 외계 행성을 새로 찾아낼 것이라고 예측했습니다. 

 선배인 케플러나 TESS와 마찬가지로 로만 우주 망원경 역시 별의 밝기 변화를 세밀하게 관측해 행성이 별 앞을 지날 때 주기적으로 밝기가 어두워지는 것을 포착합니다. 하지만 TESS나 케플러와는 비교도 되지 않을 만큼 큰 주경과 이미지 센서 덕분에 25,000광년 떨어진 외계 행성까지 포착할 수 있습니다. 케플러가 최대 2000 광년 정도 거리에 있는 외계 행성을 포착할 수 있고 TESS는 관측 범위는 넓지만 의외로 거리는 짧아 평균적으로 150광년 이내의 외계 행성을 포착할 수 있는 것과 대조적입니다. 

(This animation shows a planet crossing in front of, or transiting, its host star and the corresponding light curve astronomers would see. Using this technique, scientists anticipate Roman could find 100,000 new worlds. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA/GESTAR))

 

 로만의 두 번째 무기는 마이크로 중력렌즈입니다. 별 빛이 망원경으로 볼 수 없는 희미한 행성 옆을 지날 때 중력에 의해 휘어지는 것을 관측하는 방식으로 이미 허블 우주 망원경이나 일부 고성능 망원경을 이용해 행성을 찾는데 활용되고 있으나 케플러나 TESS의 분해능으로는 어려운 일입니다. 로만 우주 망원경은 허블 우주망원경 이상의 높은 분해능으로 미세 중력 렌즈 효과를 포착해 지구에서 봤을 때 별 앞을 지나지 않는 희미한 외계 행성도 찾아낼 수 있습니다. 과학자들은 이 부분에도 높은 기대를 걸고 있습니다. 

 로만 우주 망원경으로 찾아낼 수 있는 외계 행성의 3/4 정도는 당연히 목성이나 해왕성급 이상의 가스 행성일 것으로 예상됩니다. 하지만 나머지는 미니 해왕성이나 슈퍼 지구, 혹은 지구와 비슷한 체급의 외계 행성일 것입니다. 10만 개의 외계 행성 중 상당수가 지구와 비슷하거나 좀 더 무거운 행성일 가능성이 있는 것입니다. 제 2의 지구를 찾으려는 과학자들은 노력이 로만 우주 망원경과 함께 급진전 될 수 있을 것으로 기대됩니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2021-04-nasa-roman-mission-transiting-planets.html