TRAPPIST-1(트라피스트-1) 항성에서 지구형행성 7개 발견(퍼옴)

 

미국 시간 2017년 2월 22일, NASA는 계외 행성에 대한 새로운 발견에 대해 기자 회견을 열었다. 그 새로운 발견 내용은, "하나의 행성계에 7개의 지구 크기의 태양계 외 행성이 존재한다는 것"이었다. 이러한 7개의 태양계 외 행성 가운데 3개는 표면에 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 Habitable planet(생명 서식 가능행성) 일 가능성이 나타났다.

생명을 탄생시킬 수있는 "제 2의 지구" 후보가 될 수있는 태양계 외의 행성이 3개나 동일한 행성계에서 확인된 것은 처음이다. 이번 발견은 우리가 상상했던 것 이상으로 태양계 외에는 생명이 있는 별이 넘친다는 것을 시사하는, 중요한 발견이라고 할 수있다.

태양계외 행성(이하 계외 행성)이란, 태양계의 밖에 존재하는 행성이다. 이들은 항성의 주위를 공전하고있다. 관측 기술의 발달에 의해 최초의 계외 행성이 발견 된 것은 1990년 대에 들어서이다. 이후 관측의 정확도가 향상되어 현재까지 3449 개의 외계 행성이 확인되고있다. 2016년에 케플러 우주 망원경에 의해 관측된 계외 행성 후보 중의 1284개가 동시에 계외 행성으로 인정되었다.

이러한 계외 행성 가운데 지구보다 몇 배~10배 정도의 크기로, 암석으로 되어있는 것도 있다. 이들은 슈퍼 지구로 불린다. 또한 2016년 3월 시점에서는, 지구 크기의 2배 이하로, 게다가 액체 상태의 물이 존재할 수있는 허비터블 영역에 있는 계외 행성은, 21개가 확인되었다.

TRAPPIST-1이라는 계외 행성

계외 행성을 가진 행성계 중에서도, TRAPPIST-1 계열은, 생명을 탐색하는 아스트로 바이오지(천체 생물학 연구)의 "스타"로 주목받기 시작한 행성계이다.

TRAPPIST-1은 적색 왜성이며, 태양계에서 40광년 떨어진 물병 자리 방향에 위치한다. TRAPPIST-1의 크기는 태양의 0.08 배 밖에 되지않으며, 표면 온도도 매우 낮다.

2016년 이 TRAPPIST-1을 주기적으로 도는 3개의 지구형 계외 행성 TRAPPIST-1b, TRAPPIST-1c, 그리고 TRAPPIST-1d의 존재가, 트라피스트 망원경에 의해 취득된 데이터에 나타났다. 그리고 이러한 계외 행성은, 생명을 키울 수 있는 가능성이 있는 점에서, 즉시 주목되게 되었다.

3개가 아니라 7개였다

벨기에 리에주 대학의 Michael Gillon 씨가 주도하는 연구진은, 계외 행성 TRAPPIST-1d의 데이터가 조금 이상하다는 것을 깨달았다. 그래서 이번에, 새롭게 트라피스트 망원경을 비롯한 여러 지상 망원경과, 스피처 우주 망원경에 의한 관측에 의해 이전에 취득한 TRAPPIST-1d의 데이터가, 사실은 1개가 아닌 4개의 행성을 포착한 것임을 판명했다. 이리하여, TRAPPIST-1d는 TRAPPIST-1d, TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f, TRAPPIST-1g로 늘어났다.

또한 연구진은 이번에, TRAPPIST-1의 궤도의 가장 바깥에, 새로운 하나의 행성인 TRAPPIST-1h의 존재를 확인. 이것에 의해, 원래 총 3개라고 생각되었던 TRAPPIST-1의 외계 행성의 수는 7개가 되었다.

Credits: NASA (images used under NASA media usage guidelines)

그런데, 왜 이런 실수가 일어난 것일까. 그것은, 데이터의 수집 및 분석 방법에 있다. 계외 행성을 찾는 방법 중의 하나에, 트랜지트 법이 있다. 이것은, 행성이 주성의 앞을 가로지르는(트랜지트 하는)때의 감광(빛의 크기)을 검출하므로서, 간접적으로 계외 행성을 발견하는 수법이다. 만약 주성의 감광 기간이 일정하고, 주기적으로 동일한 정도의 감광이 관찰되면, 그 별의 주위를 행성이 돌고 있는 것으로 추측할 수있다.

Credits: NASA Ames (images used under NASA media usage guidelines)

이전의 연구에서는, 트랜지트 법에 의한 주기적인 관찰을 할 수없었다. 게다가, 복수의 외계 행성이 사이를 두지않고 계속해서 주성의 앞을 통과한 데이터를 취득했기때문에, 마치 하나의 행성이 주성의 감광를 초래한 것으로 보이고 말았던 것이다. 이처럼, 논문으로는 날조가 아니더라도, 잘못된 결과를 제출해버리는 경우가 있다. 논문 발표는 어디까지나, 가설을 제시하는 것에 불과하다.

지구를 닮은 행성들

이야기를 원래로 돌린다. TRAPPIST-1에 가까운 6개의 계외 행성은, 질량이 지구의 0.4~1.4배, 반경이 0.77~1.13배의 범위라는 것을 알게되었다. 대단히 지구와 비슷한 행성임을 알 수있다.

그러나, 이러한 계외 행성은 주성인 TRAPPIST-1에 매우 가까운 곳을, 돌고 있으며, 그 공전주기도 1. 5-12일로 놀라도록 짧다. 그래도, TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f, TRAPPIST-1g 등은 지구와 태양 사이에 비해 주성에 20배 이상 가까이 있음에도 불구하고, 지표에 액체인 물을 유지할 수 있다고 여겨진다 . 이것은, TRAPPIST-1이 태양에 비하면 극히 저온의 적색 왜성이기 때문에, TRAPPIST-1과의 거리가 가깝더라도, 행성은 그다지 뜨거워지지 않는다고 생각되기 때문이다.

그러나, TRAPPIST-1과 거리가 너무 가깝기때문에, 이러한 계외 행성들은 "조석(潮汐:조석간만의 원리)"에 의해 행성의 절반면이 항상 TRAPPIST-1을 향하고 있어, 다른 쪽 절반면은 그 반대의 방향으로 향해 있다고 생각된다. 즉, 한쪽면은 항상 낮이고 다른 한쪽은 항상 밤이라는 환경이다. 이것은 달과도 같다. 이러한 환경이 지구와는 상당히 다르다.

이러한 환경 조건을 가진 행성은 생명이 서식하기에는 어려울 지도 모른다. 하지만 행성 상에 국소적으로 적당한 환경이 있다면, 거기에 생명이 존재해도 이상하지는 않을 것이다.

앞으로는 대기를 분석

이번 연구를 통해, TRAPPIST-1의 계외 행성 군의 "제 2의 지구"모델로서의 매력이 한층하게 깊어졌다. 향후의 아스트로 바이올로지(천체생물학)의 연구대상으로서, 이러한 계외 행성의 베일이 점점 벗겨질 것이다.

향후, 기존의 지상과 우주의 망원경에 의해, 이러한 계외 행성의 대기를 분석해 나가게 될 것이다. 트랜지트 분광법이라는 방법을 통해, 계외 행성의 대기를 투과한 주성의 광을 분석하므로서, 대기의 어떤 물질이 빛을 흡수했는 지를 추정할 수있다. 특히 2018년에 발사예정인 차세대 우주 망원경 "James Webb Space Telescope"에 의해 대기 조성의 상세한 분석이 이루어질 것이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

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