'제2의 지구를 찾았다.' 요즘 신문이나 방송을 보면 생명체가 존재할 가능성이 있는 외계행성을 찾았다는 뉴스가 나온다. 특히 지난해와 올해 사이 1000개에 가까운 외계행성이 발견됐다. 이 사람들 대부분은 너무 괴팍해서 생명체가 존재할 수 있는지 궁금해한다.
공상 과학 영화 '스타워즈'의 유명한 장면 중 하나는 지는 해를 배경으로 두 개의 해가 지는 장면이 있다. 영화 속 주인공의 고향인 '플래닛 타투인'이 별 두 개를 도는 게 설정이기 때문이다. 하지만, 8월 10일, 미국 샌디에이고 주립 대학의 연구원들은 실제로 타투인 행성을 발견했습니다. 케플러-453b는 지구에서 약 1400광년 떨어진 곳에 있는 라이라자리에 있는 두 개의 태양을 돌고 있다.
케플러-453b는 지구의 17배, 지름은 지구의 6.2배이다. 태양계를 고려하면 목성만큼 큰 가스 행성이어서 생명체가 살 가능성은 없다. 연구팀은 케플러-453b가 지구일수 240일에 한 번씩 우리 태양 크기의 94%, 20%인 두 별을 공전한다는 사실을 알아냈다. 두 태양이 행성에 미치는 영향은 추가 연구를 통해 결정될 것이다.
쌍성계인 두 별을 도는 행성이 발견된 것은 이번이 10번째다. 케플러-16b는 2011년 유럽남부천문대(ESO)에서 처음 발견되었다. 여러분이 눈치챘겠지만, 쌍성 주위를 도는 행성들은 태양계 밖에서는 매우 드물지 않습니다. 이것은 우주에 있는 별들의 절반이 하나 이상의 다른 별들과 중력적으로 묶여 있기 때문이다. 이런 사실을 바탕으로 미국 서던코네티컷주립대 연구팀은 전체 외계 행성 중 50%가 쌍성을 갖고 있다는 연구 결과를 발표했다.
쌍성 주위를 도는 '지상형' 행성이라고 하면 얘기가 달라진다. 과거에는 지구 크기의 고체 행성이 쌍성계에서는 형성될 수 없다고 생각되었다(사실 지금까지 발견된 쌍성계 행성들은 모두 기체이다). 주변 물질의 궤도가 각 별에 의해 뒤엉켜 서로 충돌해 부서진 것으로 생각했기 때문이다. 그러나 최근의 컴퓨터 시뮬레이션은 쌍성계에서도 암석 행성들이 탄생할 수 있다는 것을 밝혀냈다.
태양을 서너 개씩이나 가진 이상한 외계 행성들도 속속 발견되고 있다. 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)가 지난 3월 27일 발표한 별 30 Ari는 무려 4개의 태양을 가진 '4성계'다. 네 개의 항성계는 보통 이중 겹치는 쌍성으로 이루어져 있다. 외계 행성은 다른 쌍성 주위를 도는 동안 두 개의 태양 같은 별 주위를 돈다.
2009년 NASA의 연구진은 지구에서 136광년 떨어진 곳에서 쌍성계 30 Ari A와 하나의 별 30 Ari B를 발견했다. 이것들은 공통의 무게중심을 돌고 있는 항성계였다. 그러나 6년 후, 약 30 Ari B, 새로운 별들과 행성들이 발견되었다. 그들은 기존의 이진법과 얽힌 새로운 이진법을 발견했다. 목성의 10배 크기인 이 새로운 행성은 335일의 주기로 이 새로운 별을 공전한다. JPL은 4성 행성의 낮 하늘은 단지 하나의 작은 태양과 두 개의 밝은 별만을 보여줄 것이라고 더 설명했다. 이번 연구를 이끈 JPL의 루이스 로버츠 연구원도 설명자료에서 "이러한 다양한 외계 행성계가 서로 얽혀 있다는 것을 아는 것이 행성 과학의 묘미"라고 설명했다.
김승리 한국천문연구원 광학천문본부 선임연구원은 "30 Ari A에 있는 두 별을 하나의 질량으로, 30 Ari B에 있는 두 별과 한 행성을 또 하나의 질량으로 생각하고 두 질량이 서로를 공전한다고 생각하라. 30아리 B 주위를 도는 행성에서는 30아리 B의 두 별뿐 아니라 4성계를 구성하는 30아리 A의 두 별을 볼 수 있어 마치 여러 개의 태양이 있는 것처럼 느낄 수 있다. 그는 덧붙였다. 이는 2012년 발견된 케플러-64b에 이어 두 번째 4성계이다.
7월 23일, 뉴호라이즌스 우주선이 명왕성을 통과한 지 8일째 되는 날, 전 세계 사람들은 우주의 이야기로 다시 한번 열광했습니다. 지금까지 확인된 외계 행성 중 지구와 가장 유사한 행성인 케플러-452b를 NASA가 발표했다. 케플러-452는 백조자리 방향으로 지구로부터 약 1400광년 떨어진 곳에 있는 항성이다. 케플러-452b는 항성으로부터 충분히 멀리 떨어져 있는 골디락스 지역에서 발견되었지만, 춥지는 않았다.
보통 생명체를 유지할 만큼 충분히 추운 행성은 중심별에서 멀리 떨어져 있기 때문에 찾기가 어렵다. 예를 들어 지구처럼 항성의 공전주기가 1년이라면 2~3년 정도 관찰해야 행성의 존재를 확신할 수 있다. 이번에 발견된 케플러-452b의 주기는 지구만큼 긴 1년이다. 게다가 중심별 케플러-452와 행성 케플러-452b는 태양과 지구와 크기가 비슷하다. 지구보다 약간 큰 암석 행성일 가능성이 높아 지금까지 발견된 행성 중 '지구'일 가능성이 가장 높다.
케플러-22b, 케플러-69c, 케플러-62f, 케플러-186f, 글리제-581d는 모두 제2의 지구 후보로 간주되는 외계 행성이다. 이 가운데 생명체의 존재, 즉 물이나 대기가 있는 행성을 간접적으로 유추할 수 있는 단서가 있다. 두 번째 지역구 후보들은 최근 몇 년간 여전히 업데이트되고 있다. 지난해 9월 24일 120광년 떨어진 곳에 있는 HAT-P-11b라는 외계 행성의 대기에서 물 분자가 발견됐다. HAT-P-11b는 해왕성의 크기이다. "이 행성은 물 분자가 발견된 가장 작은 행성입니다," 라고 NASA의 과학 미션 부국장인 존 그룬스펠드가 말했습니다. 연구팀은 고해상도 분광스펙트럼을 이용해 외계 행성 대기에서 물 분자가 특정 파장의 빛을 흡수하는 현상을 관찰했다.
태양의 나이는 40억에서 50억 년으로, 인간으로 치면 '젊은이'에 해당한다. 과학자들은 태양이 수명이 다했을 때 폭발한다면 지구가 살아남을 수 있을지에 대해 오랫동안 의문을 제기해 왔다. 하지만, 이탈리아 국립 천문학 연구소의 한 팀이 태양계 밖에서 해결책을 발견했습니다. 결론적으로, 지구는 태양이 폭발한 후에도 살아남을 것입니다.
연구팀은 지구에서 4570광년 떨어진 페가수스자리에 있는 백색왜성 V391 페그에 초점을 맞췄다. 그 팀은 그 별이 거대한 단계를 거쳤으며 방금 폭발한 오래된 태양과 비슷하다는 것을 발견했다. V391 페그는 폭발 전과 비교해 질량이 1/2이었고 온도는 15배 더 뜨거웠다. 연구팀은 이 사실을 토대로 폭발 전 질량과 V391 페그 주위를 도는 행성들의 위치를 역추적했다.
추적 결과 중심별에서 1.0 천문단위 거리에 있던 목성의 3.2배에 달하는 행성 V391 페그b는 폭발 후 중심별에서 1.7 천문단위까지 더 이동했다. 태양계에서 이것은 태양이 폭발한 후 지구의 위치가 지금보다 더 뒤로 밀렸다는 것을 의미한다. 김 선임연구원은 "중심별이 폭발한 뒤 질량과 중력이 감소했고 1.0AU 떨어진 행성 V391 페그는 더 멀리 이동했다"고 설명했다. 하지만, 지구가 태양으로부터 멀어진다고 해서 그때까지 생명체가 생존할 수 있을지는 또 다른 문제이다.
태양이 늙어 폭발하기 전에 금성의 궤도는 매우 크고, 그 때 지구에 도달하는 열은 엄청날 것이기 때문이다. 이 연구결과는 네이처 2007년 9월 13일자에 실렸다. 한편, 태양계의 '유아기' 시절을 보여주는 별들을 가진 외계 행성계도 발견되었다. 지난 3월 27일 영국 케임브리지대 연구진이 발표한 외계 행성계 HD 115600은 중심별 주위에 밝은 암석 파편 고리가 있다. 이는 46억 년 전 태양계가 탄생할 때 형성된 거대한 고리(카이퍼 벨트 지역)와 매우 유사하다.
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