획기적인 발견: 생명체 거주 가능 영역의 슈퍼지구
중국과학원 윈난천문대가 이끄는 국제 천문학자 연구팀이 케플러-725c라는 주목할 만한 외계행성을 발견했다고 발표했다. 지구 질량의 약 10배인 이 행성은 태양과 비슷한 별 주위를 돌며 이른바 ‘생명체 거주 가능 영역’에 자리 잡고 있다. 생명체 거주 가능 영역은 별 주변에서 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 조건이 형성될 수 있는 지역이다. 2024년 6월 3일 네이처 천문학에 발표된 이번 발견은 생명체를 품을 가능성이 있는 세계를 찾기 위한 지속적인 탐사에서 중요한 이정표가 됐다. 케플러-725c는 지구에서 약 2,472광년 떨어져 있으며, 모항성 주위를 한 바퀴 도는 데 207.5일이 걸린다. 모항성인 케플러-725는 우리 태양과 비슷한 G형 주계열성이지만, 나이가 더 젊고 자기 활동이 더 활발하다. 이 행성이 받는 항성 복사량은 지구의 약 1.4배이며, 공전 궤도상 연중 일부 기간에는 생명체 거주 가능 영역에 들어간다. 이에 따라 행성의 기후와 생명체 거주 가능성에 대한 흥미로운 의문이 제기된다.케플러-725c는 어떻게 발견됐나?
외계행성은 주로 두 가지 기법으로 발견된다. 하나는 행성이 별 앞을 지나갈 때 별의 밝기가 낮아지는 현상을 포착하는 통과법이고, 다른 하나는 공전하는 행성의 중력에 의해 별이 미세하게 흔들리는 정도를 측정하는 시선속도법이다. 그러나 이들 기법은 공전 주기가 짧은 큰 행성을 찾는 데 유리해, 태양과 비슷한 별에서 더 멀리 떨어져 긴 주기로 도는 지구형 행성을 발견하기는 어렵다. 케플러-725c는 통과 시각 변동(TTV)이라는 더 발전된 접근법을 활용해 발견됐다. 천문학자들은 행성을 직접 찾는 대신 같은 항성계에 있는 가스 거대 행성 케플러-725b가 별 앞을 통과하는 시각의 미세한 변화를 관측했다. 케플러-725c의 중력이 영향을 미쳐 케플러-725b의 통과 시각이 예상보다 조금 빨라지거나 늦어졌다. 연구팀은 이 시각 변화를 정밀하게 분석해 보이지 않는 슈퍼지구의 존재와 질량, 궤도를 추론할 수 있었다.“누군가 몰래 시계 바늘을 움직였는지 알아내기 위해 시계가 얼마나 빠르게 가는지를 관찰하는 것과 비슷합니다.” 연구 논문의 제1저자인 쑨레이레이는 이렇게 설명했다.TTV 기법으로 태양과 비슷한 별의 생명체 거주 가능 영역에서 슈퍼지구를 발견한 것은 이번이 처음이다. 이는 기존 기법으로는 놓칠 수 있는 행성을 찾아내는 TTV의 가능성을 보여준다.
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케플러-725c가 특별한 이유는?
지구보다 크지만 해왕성보다는 작은 행성인 슈퍼지구는 우리 은하에서 가장 흔한 행성 유형 가운데 하나다. 하지만 생명체 거주 가능 영역에 있는 것으로 알려진 슈퍼지구 대부분은 태양보다 작고 온도가 낮은 적색왜성 주위를 돈다. 이런 별은 통과 신호와 시선속도 신호가 더 강해 행성을 찾아내기가 쉽다. 태양과 비슷한 별의 생명체 거주 가능 영역에서 슈퍼지구를 찾는 일은 훨씬 드물고, 우리 태양계와 더 비슷한 환경을 살펴볼 수 있다는 점에서 생명체 탐색에 더욱 중요한 의미가 있다. 케플러-725c의 궤도는 상당히 타원형이어서, 행성은 1년 중 일부 기간에만 생명체 거주 가능 영역에 머문다. 대기와 표면 환경에 따라 기후가 크게 변할 수 있다. 질량으로 볼 때 암석형 행성일 가능성이 있지만, 대기를 직접 관측하지 않고서는 암석형인지, 물이 풍부한지, 가스가 주성분인지 알 수 없다고 과학자들은 신중한 입장을 보인다. 유망한 위치에 있지만 케플러-725c는 매우 멀리 떨어져 있다. 지구에서 태양까지의 거리보다 약 1억6,000만 배 더 멀다. 이 때문에 직접 연구하기가 어렵고, 지구에서 볼 때 이 행성이 별 앞을 지나가지 않으므로 제임스 웹 우주망원경과 같은 현재의 망원경으로도 대기를 조사할 수 없다.광고
TTV 기법이 판도를 바꾸는 이유는?
TTV 기법은 특히 별 앞을 지나가지 않거나, 다른 방법으로는 탐지하기에 너무 작고 멀리 있는 행성을 찾아낼 새로운 가능성을 열어준다. 천문학자들은 관측되지 않는 행성이 주변 행성에 미치는 중력 효과를 추적해, 그렇지 않으면 발견되지 않을 항성계의 숨은 세계를 찾아낼 수 있다. 이 기법은 유럽우주국의 플라토(PLATO) 임무와 중국의 지구 2.0 프로젝트 등 향후 우주 임무에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 이들 임무는 태양과 비슷한 별 주위를 도는 지구형 행성을 더 많이 찾는 것을 목표로 하며, TTV를 활용하면 연구할 수 있는 잠재적 거주 가능 행성의 수가 크게 늘어날 수 있다.“이번 발견은 태양과 비슷한 별의 생명체 거주 가능 영역에서 질량이 작은 행성을 찾아내는 TTV 기법의 잠재력을 보여줍니다.” 쑨레이레이는 말했다.국제 연구팀에는 중국, 독일, 영국의 과학자들이 참여했다. 인류가 오래전부터 품어온 질문, 즉 우주에 우리만 존재하는가에 답하기 위한 세계적인 노력을 보여준다.
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앞으로의 과제는?
케플러-725c의 발견은 중요한 진전이지만, 아직 밝혀지지 않은 점이 많다. 과학자들은 앞으로의 망원경과 우주 임무를 통해 이런 행성의 대기를 직접 관측하고, 물이나 산소 또는 생명체의 다른 지표를 찾을 수 있기를 기대한다. 현재 케플러-725c는 또 다른 지구를 찾기 위한 우주 탐사에서 기대를 품게 하는 단서로 남아 있다. 기술이 발전하고 TTV 같은 새로운 탐지 기법이 널리 쓰이면서, 지구와 매우 비슷한 행성, 나아가 생명체를 발견할 가능성도 계속 커지고 있다.광고
요약
- 케플러-725c는 지구 질량의 약 10배인 슈퍼지구로, 생명체 거주 가능 영역에서 태양과 비슷한 별 주위를 돈다.
- 이 행성은 주변 행성에 미치는 중력 효과를 통해 숨은 행성을 찾아내는 통과 시각 변동(TTV) 기법으로 발견됐다.
- TTV 기법으로 태양과 비슷한 별의 생명체 거주 가능 영역에서 슈퍼지구를 발견한 것은 이번이 처음으로, 외계행성 탐사의 획기적인 성과다.
- 케플러-725c는 1년 중 일부 기간 생명체 거주 가능 영역에 들어가 기후와 생명체 존재 가능성에 대한 의문을 불러일으킨다.
- 이번 발견은 태양계 너머의 지구형 세계를 찾는 데 국제 협력과 새로운 탐지 기법의 중요성이 커지고 있음을 보여준다.
