우주 이야기 1312 - 적색 왜성 가운데 적어도 1/3은 생명체가 살 수 있는 행성을 지녔다?

(Credit: Pixabay/CC0 Public Domain)

태양은 우주에 흔한 별 가운데 하나이지만, 그렇다고 해서 가장 흔한 형태의 별은 아닙니다. 사실대로 말하면 태양은 별 가운데서 평균보다 좀 큰 편입니다. 우주에서 가장 흔한 별은 태양 질량의 절반 이하인 적색왜성이기 때문입니다. 사실 우리 은하에 있는 별 가운데 80%가 적색왜성입니다.

과학자들은 적색왜성 주변에서 많은 행성들을 찾아 냈습니다. 이들 가운데 상당수는 모항성에 매우 가까이 있지만, 적색왜성이 매우 어둡기 때문에 액체 상태의 물이 있을 수 있는 위치에 있습니다.

플로리다 대학의 사라 발라드 (Sarah Ballard) 교수와 대학원생인 셀라 사기어 (Sheila Sagear)는 적색왜성 주변에서 발견된 150개 이상의 외계 행성의 공전 궤도 이심율(Eccentricity)을 조사했습니다.

행성에 가까운 위성이나 항성에 가까운 행성은 모천체에 가까울수록 중력의 영향을 많이 받습니다. 그런데 궤도가 완전한 원이 아닐수록 (다른 말로 하면 이심률이 클수록) 중력의 변동에 커지면서 행성이나 위성이 수축과 팽창을 거듭합니다. 이로 인한 조석열 tidal heat로 내부의 열은 크게 오르게 됩니다.

지구 같이 충분한 거리를 두고 공전하는 행성은 큰 문제가 없지만, 목성의 위성 이오 같은 경우에는 화산 위성이 되고 말았습니다. 행성에서 이런 일이 생긴다면 이론적으로 액체 상태의 물이 있을 수 있어도 실제로는 생명체가 살 수 없는 화산 행성일 것입니다.

다행히 연구 결과 상당수 적색왜성 주변 행성은 이런 문제에서 자유로운 것으로 나타났습니다. 나사의 케플러 우주 망원경과 유럽 우주국의 가이아 관측 결과를 토대로 연구팀은 여러 개의 행성을 거느린 경우 거의 원에 가까운 궤도를 돌고 있어 적어도 1/3 정도는 실제 액체 상태의 물을 지닌 행성일 가능성이 높다고 분석했습니다.

물론 실제로 이 행성들이 제대로된 대기와 적당한 표면 온도와 물을 지닌 행성일지는 직접 관측해보기 전까지는 알 수 없습니다. 그래도 과학자들은 다양한 연구를 통해서 최대한 정보를 얻기 위해 노력하고 있습니다. 이런 노력과 갈수록 강력해지는 망원경을 통해 언젠가는 결정적인 증거를 확보하게 될 날이 올 것으로 기대합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-05-one-third-galaxy-common-planets-habitable.html

Sagear, Sheila, The orbital eccentricity distribution of planets orbiting M dwarfs, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2217398120. doi.org/10.1073/pnas.2217398120

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