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노벨물리학상 수상자들이 발견한 외계행성은 무엇인가

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노벨물리학상 수상자들이 발견한 외계행성은 무엇인가

2019.10.08 21:15
태양계 바깥 외계행성을 처음 발견한 공로로 2019 노벨물리학상을 받은 디디에 쿠엘로 교수(왼쪽)는 미셸 마요르 교수의 제자이기도 하다. 노벨상위원회 제공
태양계 바깥 외계행성을 처음 발견한 공로로 2019 노벨물리학상을 받은 디디에 쿠엘로 교수(왼쪽)는 미셸 마요르 교수의 제자이기도 하다. 노벨상위원회 제공

올해 노벨 물리학상의 영예는 태양계 바깥 외계행성을 처음으로 발견해 우주에서의 행성에 대한 이해를 넓히는 데 공헌한 미셸 마요르 스위스 제네바대 교수(77)와 그의 제자 디디에 쿠엘로 제네바대 교수(53)에게 돌아갔다. 빅뱅이론에 따라 빅뱅 당시 합성된 원소들의 정확한 양을 이론적으로 계산한 제임스 피블스 미국 프린스턴대 명예교수도 함께 상을 받았다.

 

마요르 교수와 쿠엘로 교수가 발견한 외계행성은 태양계 밖에 위치한 다른 항성(별) 주위를 도는 행성이다. 마치 태양계에서 태양 주위를 지구가 도는 것과 같다. 두 사람이 1995년 10월 처음 발견한 이후 현재까지 4000개가 념는 외계행성이 발견됐다. 과학자들은 우리 은하에만 수십억 개의 행성이 존재할 것으로 추측하고 있다.

 

외계행성은 별 이름 뒤에 발견 순서에 따라 알파벳 소문자를 붙여 표시한다. 마요르 교수와 쿠엘로 교수가 1995년 세계 최초로 발견한 외계행성은 페가수스자리 51번 별에서 발견돼 ‘페가수스자리 51 b’라는 이름이 붙었다.

 

외계행성을 찾는 방법은 크게 행성의 밝기 변화를 관측하는 방법과 행성이 공전할 때 지구와의 거리가 미묘하게 달라지는 것을 이용해 찾는 방법으로 나뉜다. 마요르 교수와 쿠엘로 교수는 행성이 항성과 겹치면서 행성의 밝기가 미묘하게 변화하는 것을 확인해 행성을 찾아냈다. 행성의 공전을 이용하는 방법은 행성이 지구로 다가올 때 행성이 반사하는 빛의 파장이 미묘하게 변하는 ‘도플러 효과’를 이용해 찾는다. 도플러 효과는 관측자나 관측 대상이 움직일 때 둘 사이의 거리가 바뀌면서 파장이 바뀌는 현상이다.

 

외계행성의 발견은 우주 관측기술의 발달과 함께 그 수가 급격히 늘고 있다. 프랑스 파리 천문대가 운영하는 ‘외계행성 백과사전’에 이달 7일 기준 등재된 외계행성 수는 4118개다. 이 사전에 등재된 외계행성 수는 2012년만 해도 853개였으나 지난해 6월 2840개를 넘겼고 올해 3월에는 4000개를 돌파했다.

 

이 중 절반 이상은 ‘행성사냥꾼’이란 별명을 가졌던 미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경이 발견했다. 케플러 우주망원경은 2009년 발사된 후 지구에서 6500㎞ 떨어진 궤도를 돌며 외부행성을 찾아냈다. 지난해 11월 임무를 종료했고 현재는 NASA의 새 행성사냥꾼 망원경 ‘테스’에 임무를 물려준 상태다. 두 망원경은 행성의 밝기 변화를 이용해 외계행성을 찾아낸다. 하지만 지구에서 관측해 행성을 찾을 때는 별의 밝기보다 정밀도가 높은 도플러 효과를 이용해 찾는다.

 

최근에는 외계행성 발견을 넘어 생명체가 살 수 있는 가능성을 제시하는 물질인 물이나 메탄 등을 외계행성에서 찾는 연구도 활발하다. 영국 런던칼리지대 연구팀은 지난달 12일 지구로부터 111광년 떨어진 외계행성 K2-18b의 대기에서 수증기를 찾아냈다는 연구결과를 ‘네이처’에 발표하며 외계에서 생명체를 발견할 가능성을 높이기도 했다.

 

이형목 한국천문연구원장은 "외계행성 연구는 진작에 받았어야 할 연구"라고 평가했다. 이 원장은 "행성이 항성 주변을 돌면 항성도 조금씩 도는데 이런 움직임을 보일 때 지구에서 보이는 파장의 차이를 감지해 행성의 존재 여부를 찾는다"며 "정확히는 행성을 찾는다보다는 행성을 지닌 항성을 찾는 건데, 질량 계산이 매우 정확해지고 있다"고 말했다.

 

 

 

 

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