[카드뉴스] 외계 행성 발견한 ‘통과 측광법’

 

 

 

 

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지구에서 39광년 떨어진 곳에서 지구와 비슷한 외계 행성 7개를 찾았답니다. 이번 발견은 은하계가 수백억개의 세계로 이뤄졌다는 증거를 높여주고 있습니다.

행성 7개의 반지름은 지구의 0.7~1.1배, 질량은 지구의 0.4~1.4배 범위로, 크기와 질량이 지구와 비슷했습니다. 밀도도 지구의 0.6~1.2배 수준으로 주로 암석으로 이뤄진 ‘지구형 행성’일 공산이 큽니다.

트라피스트-1 표면 평형 온도는 대체로 섭씨 0~100도 안팎으로 추정됩니다. 행성 표면에 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 여건인데요. 생명 발생에 적합한 여건을 갖췄을 수 있다는 소리죠.

태양계 밖 외계행성, 어떻게 발견한 걸까요?

행성은 스스로 빛을 내지 않기 때문에 직접 탐지하기가 쉽지 않습니다. 맨눈으로 볼 수 있는 것은 수성·금성·화성·목성·토성 밖에 없죠. 나머지는 망원경으로 발견하거나, 중력에 따른 궤도 변화를 관측해 찾아낸 행성입니다.

케플러 망원경은 동시에 많은 별을 탐색하는 기능을 가지면서 엄마별 앞에 행성이 지날 때 밝기가 낮아지는 현상을 찾아내 행성의 존재를 알아내는 이른바 통과 측광법 (Transit Photometry)을 가능토록 합니다.

외계 행성이 항성 주변을 돌고 있으면 행성이 주기적으로 항성의 빛을 가립니다. 지구에 있는 관측자와 항성 사이에 행성이 끼어들면서 항성의 빛이 주기적으로 약해졌다가 강해지는 건데요.

※행성 항성 주위를 도는 스스로 빛을 내지 못하는 천체 ex)지구
※항성 핵융합 반응을 통해 스스로 빛을 내는 고온의 천체 ex)태양

관측 자료를 분석하면 항성 주변 행성의 공전 주기와 크기를 알 수 있습니다. 이 방법으로 최근 10여 년간 1천 여 개의 외계 행성이 발견됐습니다. 특히 질량과 크기가 작은 왜성 주변에 행성이 있는 경우는 더 유리합니다. 왜성이 내는 빛 중 행성에 의해 주기적으로 가려지는 부분의 비중이 크기 때문이죠.

응용해 행성의 질량도 추정할 수 있습니다. 새로 발견된 행성 중 가장 바깥의 하나를 제외한 6개는 공전 주기가 각각 1.51일, 2.42일, 4.05일, 6.10일, 9.21일, 12.35일로 비교적 간단한 정수비에 가깝습니다.

예를 들어 가장 안쪽에 있는 주기 1.51일짜리 행성(트래피스트-1b)이 8차례 항성 주위를 도는 동안 안쪽 2·3·4번째 행성(트래피스트-1c/1d/1e)은 각각 5차례·3차례·2차례 돌게 되는 거죠.

행성들이 주기적으로 가까워지고 멀어지면서 중력의 영향을 받게 되면 각 행성이 항성의 빛을 가리는 시간에 영향을 주는데요. 이 방법으로 질량을 계산하는 겁니다.

“이번 연구로 외계 행성에 생명체가 있다는 사실을 99% 확신하게 할 것”
-벨기에 리에주대학 미셸 길롱 교수-

우주를 이해하고자 하는 노력은 인생을 웃음거리보다 좀 더 나은 수준으로 높여 주는 몇 안 되는 일 중 하나이며 이러한 노력은 인간의 삶에 약간은 비극적인 우아함을 안겨준다.
-스티븐 와인버그-

박민지 기자 pmj@viva100.com