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지구 크기·궤도 닮은 ‘슈퍼지구’ 발견

기사승인 2020.06.28  22:04:08

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질량이 지구보다 무거워 생명체가 존재할 가능성 

속속 발견되는 제 2의 지구…우주망원경 ‘케플러·테스’의 활약

새로 발견된 행성은 우리 은하에서 약 2만5000광년 떨어곳 위치

테스가 지구에서 약 73광년 떨어진 우주에서 슈퍼지구로 불릴만한 태양계 외 행성 TOI 270를 발견했다.(나사)

지구와 크기와 궤도까지 꼭 닮은 슈퍼지구가 발견돼 주목받고 있다. 이번에 발견된 새로운 행성은 지구의 크기와 궤도까지 비슷한 몇 안 되는 외계행성 중 하나로, 이번 발견은 백만 번에 한 번 일어날 만한 드문 일로 평가받고 있다. 그동안 지구와 같이 암석을 가지고 있으며, 질량이 지구보다 무거워 생명체가 존재할 가능성이 있는 슈퍼지구는 많이 발견됐지만, 질량과 궤도까지 비슷한 행성은 찾기가 매우 어려웠다. 또한 NASA는 태양계 외 행성인 슈퍼지구를 발견했다. 이 행성은 매우 조용하고 지구와 흡사하며, 다른 행성계보다 훨씬 밝고 대기와 가스가 존재할 가능성이 큰 것으로 관측되고 있다.

 

지구와 크기·궤도 닮은 ‘슈퍼지구’

지구와 크기와 궤도가 꼭 닮은 이른바 ‘슈퍼지구’가 지난달 새롭게 발견됐다. 뉴질랜드 캔터베리 대학 천문학자 연구진은 이번에 발견한 슈퍼지구에 대해 “새로운 행성은 지구의 크기와 궤도까지 비슷한 몇 안 되는 외계행성 중 하나”라고 외신을 통해 설명했다.

새로 발견된 행성은 우리 은하에서 약 2만5000광년 떨어져 있는 곳에 위치해 있으며, 우리 태양보다는 작은 항성 주위를 여행하고 있는 것으로 나타났다. 행성의 질량은 지구보다 약 4배로, 지구와 해왕성 사이의 질량을 가지고 있다. 또한, 항성의 질량은 우리 태양의 약 10%며, 이 행성의 1년은 약 617일로 전해졌다.

과학계는 이번 발견이 백만 번에 한 번 일어날 만한 드문 일로 평가하고 있다. 천문학자들은 이 행성을 발견하기 위해 ‘미시중력렌즈’(gravitational microlensing)로 불리는 기술을 사용한 것으로 알려졌다. 이 기술을 사용하면 두 천체가 관측자의 시선 방향에 겹쳐 놓일 때 앞 천체 때문에 뒤 천체의 빛이 휘어져 관측자에게 밝기가 증폭되어 보이게 된다.

연구진은 이 행성과 항성의 결합으로 생긴 중력이 더 멀리에 있는 항성의 빛을 특정 방식으로 확대시킨 것으로 전해졌다. 특히 연구진은 우리는 전 세계에 있는 망원경을 사용해 빛이 휘어지는 현상을 측정한 것으로 나타났다.

그동안 지구와 같이 암석을 가지고 있으며, 질량이 지구보다 무거워 생명체가 존재할 가능성이 있는 슈퍼지구는 많이 발견됐지만, 질량과 궤도까지 비슷한 행성은 찾기가 매우 어려웠던 것으로 알려졌다.

미국 항공우주국(NASA)은 수퍼지구에 대해 지구보다 최대 10배 가량 더 크다고 설명했다. 특히 물로 가득 찬 행성, 얼음 행성, 가스로 가득찬 행성에 이르기까지 구성은 다 다를 수 있는 것으로 나타났다.

연구진은 이번 연구결과를 천문학 분야 학술지 ‘천문학 저널’(The Astronomical Journal) 최신호에 공개했다.

미시중력렌즈를 사용하면 두 천체가 관측자의 시선 방향에 겹쳐 놓일 때 앞 천체 때문에 뒤 천체의 빛이 휘어져 관측자에게 밝기가 증폭되어 보이게 된다.(나사)

NASA가 발견한 태양계 외 행성

NASA는 태양계 외 행성인 슈퍼지구를 발견하기도 했다. NASA는 최근 ‘행성 사냥꾼’이라고 불리는 ‘테스’(TESS·외계행성 탐색 위성)가 지구에서 약 73광년 떨어진 우주에서 슈퍼지구로 불릴만한 태양계 외 행성을 발견했다.

‘TOI 270 시스템’으로 명명된 이 행성계에는 항성인 TOI 270 주변으로 지구보다 약간 큰 TOI 270 b와 해왕성만한 크기의 행성 두 개가 공전하는 것으로 나타났다. NASA에 따르면, TOI 270 b는 매우 조용하고 지구와 흡사한 것으로 전해졌다. 또한 다른 행성계보다 훨씬 밝으며, 대기와 가스가 존재할 가능성이 큰 것으로 관측됐다.

이 행성은 공전 주기가 3.4일이며 지구보다 약간 크고 매우 뜨거운 대기를 가진 것으로 예상되고 있다. 또 TOI 270 주변을 도는 TOI 270 c와 TOI 270 d는 지구보다 2.4배, 2.1배 크고 공전 주기는 5.7일과 11.4일이다.

학계는 외계인이 생존할 만한 조건을 가진 행성 가운데 이러한 행성을 관측한 적이 거의 없다고 평가하고 있다. 특히 지구의 1.5배 또는 2배 정도 되는 행성을 찾아내는 건 이례적인 일로, TOI 270은 행성계가 어떻게 형성돼 진화하는지를 이해하는 데 큰 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.

TESS는 지구 크기의 행성 18개를 찾아낸 뒤 지난해 4월 퇴역한 케플러 천체 위성을 대체한 위성이다. 이러한 가운데, NASA는 케플러 우주망원경이 은퇴 전, 지구와 매우 유사한 행성을 발견한 사실이 뒤늦게 확인했다고 외신을 통해 최근 밝혔다.

케플러 우주망원경이 2018년 공식 은퇴하기 전 발견한 새 행성 ‘케플러-1649c’는 지구보다 1.06배 정도 크고, 지구가 태양으로부터 받는 빛의 양의 약 75%를 받는 것으로 추정되고 있다. 표면 온도 역시 지구와 유사해 생명체가 존재할 가능성이 있는 것으로 알려졌다.

NASA는 지구로부터 300광년 떨어진 곳에 위치한 케플러-1649c가 태양으로부터 너무 멀지도 가깝지도 않은, 적당한 거리인 골디락스 존(Goldilocks zone)에 존재하는 만큼, 표면에 물이 존재할 가능성도 있을 것으로 전망된다.

또한, 이 행성은 태양보다 질량이 작고 차가운 적색왜성의 궤도를 따라 회전하고 있으며 공전주기는 지구 시간으로 19.5일 정도로 알려졌다. 전문가들은 공전주기로 미루어 보아, 케플러-1649c가 주변 우주 환경에서부터 뿜어져 나오는 방사선 폭발에 휩쓸릴 가능성이 있는 것으로 분석하고 있다. 이러한 조건은 케플러-1649c에 존재하는 잠재적인 생명체를 위협할 수 있는 것으로 관측된다.

나사는 케플러-1649c가 태양으로부터 너무 멀지도 가깝지도 않은, 적당한 거리인 _골디락스 존_에 존재한다고 밝혔다.(나사)

특히 당초 케플러-1649c의 데이터가 슈퍼지구와는 무관한 데이터들과 섞여 있던 탓에 전문가들도 이 행성의 존재 자체를 인지하지 못해 뒤늦게 이 행성을 발견한 것으로 전해졌다.

실제로 나사는 케플러 우주망원경의 자료를 분석하던 초기, 케플러-1649c에 대한 자료를 간과했다고 외신을 통해 밝혔다. 이는 컴퓨터 알고리즘이 잘못된 정보로 인식했기 때문으로, 알고리즘이 먼저 분류한 자료를 연구진이 일일이 재분석하며 살폈고, 이 과정에서 케플러-1649c의 존재를 확인인 한 것으로 나타났다.

이번 발견은 인류가 ‘두 번째 지구’를 발견할 가능성을 준것에 의미가 크다. 케플러-1649c는 지구와 크기 및 온도가 비슷하며 골디락스 존에 존재하는 가장 흥미로운 외계행성이기 때문이다.

전문가들은 케플러-1649c를 제2의 지구로 판단하기는 아직 이르지만, 지금까지 발견된 외계행성 중 지구와 환경이 가장 유사한 것으로 평가하고 있다.

우주탐사 새길 연 ‘케플러 우주망원경’

케플러망원경은 2018년 10월 30일 9년 8개월 동안의 임무를 마치고 공식 은퇴했다. 이 망원경은 항성 53만506개, 행성 2662개, 초신성 61개를 발견했다. 케플러가 발견한 행성 가운데는 지구형 행성으로 생명체가 존재할 가능성이 있는 행성도 10여개에 달하는 것으로 나타났다.

케플러의 가장 가장 큰 공로는 우리 태양계 밖의 항성들에도 대체로 그 항성을 공전하는 행성들이 존재하며 그 가운데 약 5분의 1가량은 지구와 크기가 비슷하다는 점을 밝혔다는 점이다.

뉴질랜드 캔터베리 대학 천문학자 연구진이 지구와 크기와 궤도가 닮은 슈퍼지구를 발견했다.(뉴질랜드 캔터베리대학)
뉴질랜드 켄터베리대학 연구진이 발견한 새로운 행성은 지구의 크기와 궤도까지 비슷한 몇 안 되는 외계행성 중 하나로 평가받는다.(뉴질랜드 캔터베리 대학)

 

특히 케플러는 2011년 물이 존재할 수 있는 구역에서 행성을 발견하는 성과를 냈다. 이처럼 물이 존재할 가능성이 있는 영역을 해비터블존(habitable zone)이라고 부르며, 케플러는 또 이 영역에 있는 행성들 중 상당수는 지구와 비슷한 크기의 암석형 행성임도 밝혀내기도 했다.

케플러가 찾아낸 ‘케플러-22b’ 행성은 지구에서 600광년 떨어진 시그너스 성단에 있는 행성으로 NASA는 지구처럼 표면에 물이 존재하며 생명이 존재하기에 적당한 기후일 것으로 추정했다.

2015년에는 지구에서 약 1400광년 떨어진 백조자리에서 ‘케플러-452b’를 발견했으며, 이는 지구의 1.6배 직경에 공전주기도 385일로 비슷한 것으로 확인됐다. 2017년에는 항성과 행성 8개로 이뤄진 케플러-90 항성계도 발견한바 있다.

이는 다른 항성계에도 지구형 행성, 즉 생명체가 존재할 수 있는 행성이 존재한다는 것을 의미하며, 이러한 발견으로, 외계행성과 외계 생명체를 찾기 위한 인류의 우주탐사는 더 큰 활력을 얻는 계기가 됐다.

이정희 기자 webmaster@scinews.kr

<저작권자 © 노벨사이언스 무단전재 및 재배포금지>
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