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지구에서 가장 가까운 ‘지구형 행성’ 찾았다

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지구에서 가장 가까운 ‘지구형 행성’ 찾았다

2015.11.12 18:00
美 연구진, 39광년 거리에서 새로운 지구형 행성 발견
적색왜성 주위를 공전하는 지구형 행성 ‘GJ1132b’의 상상도. - NASA, Dana Berry, SkyWorks 제공
적색왜성 주위를 공전하는 지구형 행성 ‘GJ1132b’의 상상도. - NASA, Dana Berry, SkyWorks 제공

생명체가 살 만한 ‘지구형 행성’을 찾는 경쟁이 치열하다. 지구형 행성은 지구와 크기가 비슷하거나 2배 미만이면서 암석으로 이뤄져 있고 별 주위를 공전하는 행성을 뜻한다. 태양계로 치면 수성과 금성, 화성이 여기에 해당한다.

 

현재까지 발견된 태양계 밖 지구형 행성은 대부분 지구에서 수백·수천 광년 떨어진 곳에 있었지만, 최근 지구에서 그리 멀지 않은 곳에도 지구형 행성이 존재한다는 사실이 밝혀졌다.

 

● 新 지구형 행성, 지구에서 직접 관측할 수 있을 정도로 가깝다

 

미국 매사추세츠공대(MIT)가 이끈 공동 연구팀은 지구에서 불과 39광년 떨어진 거리에서 새로운 지구형 행성 ‘GJ 1132b’를 발견했다고 ‘네이처’ 11일 자에 발표했다. 이 행성은 남쪽 하늘의 큰 별자리인 ‘돛자리(Vela)’ 근처에 있는 것으로, 현재까지 발견된 2000여 개의 지구형 행성 중 지구에서 가장 가까운 거리에 있다. 이는 지구에서 우주망원경을 활용해 대기의 성분이나 바람의 속도 등을 직접 관측할 수 있는 거리이기도 하다.

 

이 행성은 크기가 지구의 1.16배인 암석형 행성으로, 태양의 5분의 1 크기에 표면 온도가 태양의 3분의 2에 못 미치는 ‘적색왜성’을 중심으로 공전하고 있는 것으로 나타났다. 다만 둘의 거리가 태양과 지구 사이의 거리보다 훨씬 더 가까워 행성의 표면 온도가 260°C를 웃돌 것으로 예상돼 액체 상태의 물이 존재하긴 어렵다.

 

연구팀의 자코리 베르타-톰슨 MIT 박사후연구원은 “행성의 표면 온도가 높지만 우리가 알고 있는 다른 암석형 행성보다는 낮기 때문에 기체 상태의 물을 잡아 두기엔 충분할 것으로 보인다”며 “이 행성에 대기가 남아 있다는 사실이 확인되면 이보다 더 차가운 행성에는 대기가 충분히 존재할 수 있다고 추론할 수 있다”고 설명했다.

 

연구팀은 이번 발견에 칠레에 위치한 ‘세로톨롤로 범미주천문대(Cerro Tololo Inter-American Observatory)’의 40cm-와이드 자동 우주망원경 장비인 ‘M지구-남쪽(MEarth-South)’을 활용했다. 이 과정에서 이 행성이 달이 자전과 공전을 동시에 하면서 지구와 한 면만 마주하는 것처럼 중심별에게 한 면만 보여준다는 사실도 확인했다.

 

이 행성은 2018년 10월 완공돼 2025년 가동을 시작할 예정인 ‘제임스 웹 우주망원경’의 주요 관측 대상으로도 선정됐다. 이 망원경은 기존 허블 우주망원경보다 성능이 100배 더 좋고 135억년 전의 우주까지도 관측할 수 있다.

 

연구팀의 드레이크 데밍 미국 메릴랜드대 교수는 “이 행성은 지구와 굉장히 가깝기 때문에 태양계 밖에서 발견한 그 어떤 행성보다 중요한 행성”이라며 “이 행성에 관한 연구는 앞으로 지구형 행성을 탐사하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

 

지구형 행성 ‘케플러-452b’의 상상도. - NASA 제공

지구형 행성 ‘케플러-452b’의 상상도. - NASA 제공

● 현재까지 지구와 가장 비슷한 지구형 행성은 470광년 거리에

 

그렇다면 지구와 가장 비슷한 행성은 어떤 행성일까. NASA는 1월 ‘케플러-438b’을 1순위로 꼽았다. 케플러-438b는 행성의 반지름과 밀도, 탈출속도, 표면 온도 등을 나타내는 ‘지구유사도(Earth Similarity Index·ESI)’가 0.88로 가장 높게 나타났다. 지구유사도는 1에 가까울수록 지구와 비슷하게 나타나는데 화성은 0.70에 해당한다. 케플러-438b는 지구에서 470광년 떨어진 거리에 있다.

 

NASA가 지난해 4월 발표한 ‘케플러-186f’는 ESI 값이 0.64에 불과하지만 크기가 지구와 가장 비슷한 지구형 행성으로 꼽힌다. 이 행성은 ‘생존권역’에서 인류가 최초로 발견한 지구 크기의 행성이기도 하다. 생존권역은 별을 중심으로 물이 액체로 존재할 수 있는 온도(0~100°C)의 구역으로, 이 구역의 행성은 지구형 행성일 가능성이 높다. 케플러-186f는 지구에서는 490광년 거리에 있다.

 

NASA가 가장 최근에 발견한 지구형 행성은 7월 발표한 ‘케플러-452b’다. 이 행성은 최초의 암석형 ‘슈퍼-지구(Super-Earth)’인데, 슈퍼-지구는 지구보다 질량이 큰 행성으로 보통 가스형 행성인 경우가 많다.

 

특히 대부분의 지구형 행성이 태양보다 빛이 약한 적색왜성을 중심으로 도는데 반해, 케플러-452b의 중심별은 표면 온도가 태양과 크게 차이나지 않아 학계의 주목을 받고 있다. 케플러-452b는 지구에서 무려 1400광년이나 떨어져 있지만, NASA는 향후 제임스 웹 우주망원경을 활용해 케플러-452b의 표면과 대기를 분석할 계획이라고 밝혔다.

 

송경은 기자 kyungeun@donga.com
송경은 기자 kyungeun@donga.com

<표 크게보기>

 

 

한편 국내에서는 지난달 1일부터 한국천문연구원이 ‘외계행성탐색시스템(KMTNet)’을 본격적으로 가동하기 시작했다. 칠레, 남아공, 호주 등 남반구 3대륙에 설치된 3개 관측소에 지름 1.6m의 광시야 망원경을 설치하고, 24시간 밤하늘을 감시하며 외계 지구형 행성 찾기에 나선 것이다.

 

김승리 천문연 광학천문본부 변광천체그룹장은 “과학자들은 지구형 행성이 수십 억 개일 것으로 추정하고 있다”며 “우리나라도 KMTNet으로 연간 200개가량의 외계 행성을 발견할 수 있을 것”이라고 말했다.


오는 2021년에는 우리나라와 미국, 브라질과 호주 등이 제작에 참여하는 ‘거대 마젤란 우주망원경’도 도입된다. 지름 8.4m짜리 거울 7장으로 구성된 이 망원경은 직경이 25m에 달해 광학 망원경으로는 세계 최대 크기다. 허블 우주망원경보다 10배 선명한 영상을 제공한다.


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