지구 시간으로 이틀 반 정도면 새해를 맞이하는 슈퍼지구가 발견됐다. 스페인 카나리아제도 천체물리학연구소(IAC) 연구진은 지구에서 36광년 거리에 있는 외계항성 ‘글리제740’을 공전하는 외계행성 글리제740b를 발견했다고 16일(현지시간) 발표했다. 글리제740은 지름과 질량이 모두 우리 태양의 절반 정도인 적색왜성(표면온도 약 3600℃)으로 뱀자리 방향에 있다. 그 주위를 공전하는 글리제740b는 최소 질량이 지구의 약 3배로 추정돼 슈퍼지구로 여겨진다. 그런데 이 행성은 흥미롭게도 주성에서의 거리가 약 0.029AU(천문단위)밖에 되지 않는다. 이는 지구에서 태양까지 거리의 약 3%로, 행성과 주성이 그야말로 바짝 붙어있는 셈이다. 이 행성의 공전 주기는 약 2.4일로 극히 짧으며 평균 표면 온도는 무려 550℃로 생명체가 존재할 가능성은 적다. 천문학자들은 지금까지 이런 외계행성을 4300개 이상 발견했는데 그중 대부분은 시선속도 측정법이나 통과 관측법 같은 간접적인 방법을 이용해 감지한 것이다. 시선속도 측정법은 외계행성의 공전에 따라 원을 그리듯 약간 흔들리는 주성의 움직임 가운데 지구에서 본 시선 방향의 움직임을 주성 색상의 미미한 변화를 토대로 포착해 외계행성을 감지하는 것이다. 반면 통과 관측법은 외계행성이 주성의 앞을 통과할 때 생기는 주성 밝기의 미묘한 변화를 바탕으로 외계행성을 감지하는 것이다. 이번 관측은 유럽남방천문대(ESO)가 운용하는 칠레 라실라천문대 망원경에 장착된 초정밀 시선속도 행성추적기(HARPS)와 카나리아제도 로크데로스무차초스천문대 망원경의 북반구용 초정밀 시선속도 행성추적기(HARPS-N) 그리고 스페인 칼라르알토천문대 망원경의 분광기 카르메네스(CARMENES)로 수집한 시선속도법 자료를 통해 확인한 것이다. 이 방법으로는 공전주기와 최소 질량을 도출 할 수 있지만 정확한 지름을 알 수 없다. 글리제740b의 지름은 지구의 약 1.4배로 추정되지만, 더 정확한 값을 알아내려면 통과 관측법에 의한 추가 관측이 필요하다. 따라서 연구진은 미국항공우주국(NASA)의 테스(TESS) 우주망원경이나 유럽우주국(ESA)의 케옵스(CHEOPS) 우주망원경에 의한 관측에 기대를 걸고 있다. 또 이번에 확인된 글리제740와는 별도로 공전주기가 약 9년으로 토성 정도(지구의 약 100배)의 질량을 지닌 다른 외계행성이 같은 항성계 안에 존재할 가능성이 있는 것으로 전해졌다. 연구진은 태양계로부터 비교적 가까운 곳에 있는 글리제740의 외계행성 글리제740b에 대해 가까운 미래에 등장할 유럽초대형망원경(ELT)이나 30m 망원경(TMT)과 같은 구경 30~40m급 대형 망원경의 관측 대상이 될 가능성이 있다고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다. 사진=IAC 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

영화 '스타워스'에 나오는 것처럼 외계행성 곳곳을 비행체로 누비며 탐사하는 장면을 머지않아 보게 될 것으로 전망된다. 다음달 우주 탐사의 신기원을 이룩할 대담한 도전이 화성 하늘에서 시도될 예정이다. 지난달 18일 화성 표면에 착륙한 탐사선 퍼서비어런스(Perseverance)가 품고간 소형 헬기 인저뉴어티(Ingenuity)가 4월 초 화성 하늘 비행에 나선다. 퍼서비어런스 핵심 미션 중 하나인 인저뉴어티의 화성 상공 비행은 인류가 지구 외의 천체에서 최초로 시도하는 것이다. 지난 한 달 동안 미 항공우주국(NASA)은 인저뉴어티가 비행할 장소를 탐색해온 결과, 퍼서비어런스가 착륙한 예제로 크레이터 내부에 가로 30m, 세로 100m가량의 평지를 인저뉴이티의 이착륙 정거장으로 선정했다. 앞으로 인저뉴어티는 이 구역을 기지로 삼아 비행 탐사에 나설 계획이다. 그동안 화성에 보낸 탐사선은 고정형이거나 이동형이거나 간에 모두 지상 근무에 투입된 무인 탐사장비였다. 따라서 가파른 경사지나 협곡 등에는 접근하기 어려웠던 만큼 활동 영역에 많은 제한이 따랐다. 이 같은 한계를 극복하고 화성을 입체적으로 탐사하기 위해서 비행 탐사체가 필요하다는 주장은 오래전부터 있어왔지만 이제야 비로소 그 실행에 나서게 된 것이다. 하지만 화성 하늘을 동체 비행하는 것은 대단히 난이도가 높은 미션이다. 왜냐하면, 화성의 공기 밀도가 지구의 1%밖에 되지 않아 비행을 위한 양력을 얻기가 극히 어렵기 때문이다. 뿐만 아니라, 밤에는 기온이 영하 90도까지 곤두박질치기 때문에 비행체 상태를 유지하는 것도 난점의 하나였다. 이러한 문제들을 극복하기 위해 NASA는 제작 비용 2,400만 달러(약 270억 원)를 투입, 모든 기술력을 집약해 인저뉴어티를 제작했다.화장지 한통 크기만 한 인저뉴어티의 동체는 가벼운 탄소 섬유로 만들어져, 무게가 1.8㎏에 불과하며, 혹독한 화성 환경에서 견딜 수 있도록 설계됐다. 동력원은 6개 리튬이온 배터리로, 비행 중에는 자체 태양광 패널로 충전한다. 또한 다리는 탄성을 갖고 있어 착륙시 충격을 완화하여 동체나 다리에 무리가 가지 않도록 했다. 인저뉴어티의 비행 메커니즘은 소형 헬기와 비슷한데, 드론처럼 실시간 조종을 하는 것은 아니다. 지구와 화성 간에는 전파가 가는 데만도 10분 정도 걸리기 때문이다. 그래서 NASA는 이동형 로봇 로버(Rover)를 통해 미리 입력해둔 비행 소프트웨어로 인저뉴어티를 조종하여 비행과 이착륙을 시킨다. 이번 시연에서 인저뉴어티는 고도 3~5m의 상공을 약 30초 가량 맴돌다 지표면으로 착륙할 예정이다. 이 소형 헬기는 올해 봄 최대 5회의 시험 비행을 진행할 예정이다. NASA는 시험 비행이 뒤로 갈수록 어려워질 것이라고 전망했다. 마지막 실험에선 300m 거리 비행을 시도한다. 인저뉴어티의 목표는 '화성에서 비행체가 날 수 있다'는 걸 확인하는 것으로, 인저뉴어티는 이륙과 공중 정지비행에만 성공해도 임무 목표의 90%는 달성한 것으로 평가된다. 인저뉴어티 팀은 "라이트 형제가 지구에서 동력 비행이 가능하다는 것을 보여준 순간과 같을 것"이라며 기대를 나타냈다. 다음 달 초 인저뉴어티는 첫 비행을 위해 버서비어런스에서 화성 지표로 내려지는데, 첫 번째 관건은 내려진 인저뉴어티가 24시간 이내에 태양 전지판으로 충전할 수 있느냐 하는 문제다. 충전이 계획대로 이뤄지지 않으면 인저뉴어티 미션은 성공을 담보하기 어려워질 수도 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

하늘에서 가장 밝고 가장 유명한 별 중 하나인 베가(직녀성)를 공전하는 타는 듯이 뜨거운 행성 후보가 하나 발견되었다.  해당 천체가 과연 외계행성인지는 후속 관찰이나 분석으로 확인해야 하지만, 이 외계행성 후보는 대략 해왕성의 크기이며 베가와의 거리가 매우 가깝다. 행성이 모항성인 베가 주위 궤도를 한 바퀴 도는 데 불과 2.5일(지구 기준)밖에 걸리지 않는다. 이 행성의 표면 온도는 대략 섭씨 2976도 정도라는 계산서가 나왔는데, 이는 모항성과 너무나 가까운 거리에 있기 때문으로 보인다. 해당 천체가 실제로 외계행성으로 판명된다면 그것은 지금껏 발견된 외계행성 중 두 번째로 뜨거운 행성이 될 것이다. 현재 가장 뜨거운 행성인 KELT-9b는 약 4300도로 알려져 있다. 직녀성으로도 불리는 베가는 지구에서 불과 25광년 거리에 있으며, 북반구 하늘에서 상대적으로 높은 고도에 있으므로 이 후보 행성계에 대한 후속 연구가 계속될 것으로 보인다. 과학자들은 이 해왕성 크기의 행성 후보를 확인함과 아울러 거문고자리에 있는 유명한 베가별 주변에 또 다른 행성들이 있는지 탐색할 예정이다. 베가의 외계행성 후보 발견에 대한 새로운 연구의 대표저자 스펜서 허트는 콜로라도 대학의 천문학 학부생으로, 성명에서 “이것은 우리 태양계보다 훨씬 더 큰 거대한 시스템"이라고 전제하면서, "이 시스템 안에 다른 행성이 있을 수 있으며, 그것을 찾아내는 것은 시간 문제일 것으로 보인다"고 덧붙였다. 팀원들은 애리조나에 있는 프레드 로렌스 위플 천문대에서 수집한 약 10년간의 데이터를 검토한 후 이 후보 행성을 발견했다. 그들은 별의 움직임에서 약간의 흔들림을 탐지했는데, 이는 궤도를 도는 행성과의 중력 상호작용 때문인 것으로 판단했다. 천문학자들은 수년 동안 베가 주변에서 행성 탐색 작업을 게속했다. 2013년 연구자들은 베가를 도는 거대한 소행성대가 있다는 증거를 발표하고, 머지않아 행성을 발견할 수 있을 것이라는 희망을 표명했다. 그러나 연구팀은 발견한 행성 후보가 정말 외계행성이지 여부는 올해 10월에 발사될 예정인 미 항공우주국(NASA)의 강력한 차세대 우주망원경 제임스웹이 발사될 때까지 기다려야 할지도 모른다고 덧붙였다. 베가는 너무 밝은 나머지 첨단 천체망원경으로 낮에도 볼 수 있는 만큼 자유로운 관측이 가능하다. 허트와 그의 동료들은 후속 연구에서 후보 행성에서 직접 방출하는 빛을 찾아냄으로써 해당 천체의 존재를 확인하기를 기대하고 있다고 밝혔다. 베가의 행성들과 외계인은 1951년에 발표된 아이작 아시모프의 '파운데이션' 시리즈를 시작으로 '스타트랙: 오리지널 시리즈' 에피소드 '더 케이지'(The Cage: 1965년에 발표되어 1988년 첫 방영)에 이르기까지 여러 시대에 걸쳐 SF 영화나 텔레비전 쇼의 필수 요소가 되어왔으며, 그밖에도 '콘택트'(1997), '바빌론 5'(1993-98) 등 많은 프로그램에 등장한다. 과학과 공상과학에 있어서 베가의 매력은 대부분 지구와의 근접성 때문이다. 25광년이란 우리은하 크기 10만 광년에 비교한다면 정말 지척이다. 북반구의 여름 밤하늘을 올려다보면 은하수를 사이에 두고 견우성 알타이르와 마주보고 있는 베가는 누구라도 쉽게 맨눈으로 발견할 수 있으며, 은하수 위를 나는 백조자리의 데네브와 함께 여름철 대삼각형의 한 꼭짓점을 이루고 있다. 새로운 연구는 3월 2일 '천체물리학' 저널에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　    

미국에서 두 고등학생이 새로운 외계행성 4개를 발견하는데 큰 성과를 세워 천문학계의 찬사를 받고 있다. 이번 발견으로 이들 학생은 최연소 천문학자로도 불리고 있다. 2일(현지시간) 미국 뉴욕포스트 등 외신에 따르면, 카르틱 핑글레(16)와 재스민 라이트(18)라는 이름의 두 학생은 미 하버드·스미스소니언 천체물리학센터(CfA)의 학생 연구 멘토링 프로그램(SRMP)에 참여해 멘토의 도움으로 새로운 행성들을 발견할 수 있었다.매사추세츠주에 있는 두 고등학교에 각각 다니고 있는 이들 학생은 매사추세츠공과대(MIT) 카블리천체물리학우주연구소의 탄수 데일란 박사와 함께 지난 1년간 미 항공우주국(NASA)의 우주망원경 ‘테스’(TESS)의 관측자료를 연구·분석했다. 두 학생은 ‘멘토’ 데일란 박사와 함께 지구에서 약 200광년 거리에 있는 외계항성 TOI-1233을 대상으로 오랜 시간 연구한 끝에 이 별 주위를 공전하는 행성 4개를 발견했다. TOI-1233라는 이름은 TESS가 발견한 천체들 가운데 행성을 거느릴 가능성이 큰 관심 천체(OI·Object of Interest) 중 1233번째(1233)라는 뜻에서 이런 약칭이 붙었다. 핑글레 학생은 “우리는 시간이 지남에 따라 항성의 빛 변화를 관찰하고 싶었다. 만일 어느 행성이 항성 앞을 지나간다면 주기적으로 항성을 가려 그 밝기를 줄일 것”이라고 말했다. 두 학생은 이 항성을 탐색하는 동안 적어도 1개의 행성을 찾길 바랐기에 총 4개의 행성을 발견했을 때 기쁨에 휩싸였다. 라이트 학생은 “놀라지 않을 수 없었다. 우리는 이들 행성이 데일란 박사의 연구 목표라는 것을 알고 있었지만 실제로 다중 행성계를 발견하고 팀의 일원이 됐다는 점은 정말 멋졌다”고 말했다.새로 발견된 행성들 가운데 3개는 가스형 행성이지만, 태양계에 있는 해왕성보다 작은 미니 해왕성으로 여겨진다. 이들은 이들 행성을 관찰하는 동안 각각의 행성이 최소 6일부터 최대 19.5일마다 항성 주위를 한 바퀴 공전하는 것을 알아냈다. 반면 네 번째 행성은 크기가 큰 암석형 행성이라서 슈퍼지구로 분류되며 4일 안에 항성 주위를 한 바퀴 공전하는 것으로 나타났다. 두 학생과 함께 공동집필한 연구 논문을 지난주 ‘천문학 저널’(The Astronomical Journal) 최신호에 발표한 데일란 박사는 두 젊은 연구자와 함께 일한 것은 서로에게 윈윈이었다고 말했다. 그는 “연구자로서 실험과 교육에 개방적이어서 최소한의 편견을 지닌 이들 젊은 두뇌와 함께 연구하는 것이 정말 즐거웠다. 이들 학생 역시 최첨단 연구방식을 경험하게 돼 연구 경력을 빠르게 준비할 수 있어 매우 유익하다고 생각한다”고 말했다. 한편 두 학생의 앞날도 창창한 것으로 전해졌다. 후배 핑글레는 졸업 뒤 응용수학이나 천체물리학 전공을 고려하고 있고 선배 라이트는 최근 스코틀랜드 에든버러대의 천체물리학과에 합격한 것으로 알려졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-우리은하에만도 슈퍼 지구가 3억 개 아리조나 대학의 유명한 천문학자 크리스 임페이 교수가 29일자 스페이스닷컴(Space.com)에 외계인 관련 칼럼을 발표했다. 약간의 가공을 거쳐 여기 소개한다. 만약 지적 외계인이 지구를 방문한다면 인류 역사상 가장 심대한 사건의 하나로 기록될 것이다. 여론조사에 의하면, 미국인의 거의 절반이 외계인이 과거나 근래에 지구를 방문한 것으로 믿고 있다고 한다. 그리고 그 비율은 갈수록 높아지고 있는 추세다. 외계인의 지구 방문을 믿는 쪽이 빅 푸트가 있다고 믿는 것보다 더 강한 것으로 나타낫다. 빅 푸트는 북미 로키 산맥에 산다고 전해지는 키가 2.5m나 설남(雪男)으로 원숭이처럼 온몸에 털이 있고 인간처럼 직립보행한다고 하지만 확인된 바는 없다. 일반적으로 과학자들은 이러한 믿음이 실제 과학적인 근거를 갖지 못한 것으로 보고 일축한다. 하지만 그들은 지적 외계인의 존재를 부정하지 않는다. 그러나 그들은 다른 항성계의 지성체들이 우리를 방문했다는 증거에 높은 기준을 설정했다. 칼 세이건이 일찌기 언명했듯이 "특별한 주장에는 특별한 증거가 필요"하기 때문이다. 필자는 우주의 외계 생명체 탐색에 관해 많은 책을 썼을 뿐만 아니라, 온라인으로 우주 생물학을 강의하는 천문학자이지만, 내가 직접 UFO(unidentified flying object)를 본 적은 없다. UFO, 과연 그 정체는 무엇인가? UFO는 글자 그대로 '미확인 비행체'라는 뜻으로, 그 이상도 이하도 아니다. UFO 목격은 오랜 역사를 가지고 있다. UFO에 대한 미 공군의 연구는 1940년대부터 계속되고 있다. 1947년 미국 뉴멕시코 주 로스웰에서 UFO에 관련된 '그라운드 제로'가 발생했다. 로스웰 사건은 군용 고고도 감시용 풍선의 추락을 많은 사람들이 목격함으로써 빚어진 것인데, 미군은 지금까지 일관되게 로스웰 사건이 외계인 관련 사건이 아니며, 군에서 운용하던 감시용 기구가 추락한 사건이라고 확인해주고 있다. 그러나 로스웰 사건은 아직도 현재 진행형이다. 모든 정황으로 미루어볼 때 로스웰 사건 역시 흔한 음모론 중 하나일 뿐이며, 이 가짜 뉴스가 끈질기게 확대재생산되는 이면에는 책 판매와 관광수입을 노리는 일부의 비즈니스가 작동하고 있다는 게 전문가들이 대체적인 시각이다. 대부분의 UFO는 미국 사람들 앞에 나타나는 현상이다. 아시아와 아프리카는 인구가 많음에도 불구하고 UFO 목격자가 거의 없다는 것이 흥미로운 점이며, 또 희한하게도 캐나다와 멕시코 국경에서 딱 멈춘다는 게 놀라운 일이다. 대부분의 UFO 목격은 대체로 평범한 천문적인 현상으로 설명된다. 절반 이상이 유성이나 화구(火球:큰 불덩어리 운석)이거나, 워낙 밝은 금성 때문에 일어나는 소동이다. 이러한 밝은 ''천체'는 천문학자에게 친숙하지만 일반인의 의식에는 익숙하지 않기 때문이다. UFO의 목격 보고는 약 6 년 전에 정점에 도달했다. UFO를 본 적이 있다고 말하는 많은 사람들은 개를 데리고 산책하거나 담배 피우는 사람들이다. 왜 그럴까? 그들이 가장 많이 바깥에 있기 때문이다. 술에 거나해서 휴식을 취하는 저녁 시간, 특히 금요일에 UFO 목격이 급증한다. 전 NASA 직원 제임스 오버그 같은 사람들은 수십 년에 걸친 UFO 목격담을 끈질기게 추적해 진상을 파헤쳤다. 그러나 어떤 과학적 증거도 발견할 수 없었다. 그래서 대부분의 천문학자들은 외계인 방문에 대한 가설을 믿을 수 없는 것으로 치부하고 지구 너머 외계 생명체에 대한 과학적 탐구에 에너지를 집중하고 있다. '우리는 혼자인가?' UFO가 인기있는 대중문화로 자리잡는 동안 과학자들은 UFO가 제기한 큰 질문, 곧 우주에서 '우리는 혼자인가?'에 답하려 노력하고 있다. 지금까지 천문학자들은 다른 별을 공전하는 4000개 이상의 외계행성을 찾아냈다. 이 수는 2년마다 두 배씩 증가하고 있다. 이들 외계행성 중 일부는 지구와 질량이 비슷하고 모성에서 적당한 거리에 있어 표면에 물이 있기 때문에 거주 가능한 것으로 간주된다. 이 거주 가능한 행성들 중 가장 가까운 행성은 우리 우주의 '뒤뜰'에서 20 광년도 안되는 거리에 있다. 이 같은 결과를 확대하면 우리은하에 거주 가능한 세계가 약 3억 개나 된다는 계산서가 나온다. 이 슈퍼 지구들은 생명체가 발현하고 지성체와 문명이 출현하는 데 충분한 시간인 수십억 년 전에 형성된 것들이다. 천문학자들은 지구 너머의 생명체가 있다고 확신한다. “우주는 분명 생물학적 성분이 넘치고 있다”고 천문학자이자 외계행성 일급 사냥꾼인 제프 마시는 단언한다. 생명체에 적합한 조건을 가진 지구에서 별에서 별로 호핑하는 지적 외계인에 이르기까지 많은 단계가 있지만, 천문학자들은 드레이크 방정식을 사용하여 우리은하의 외계 문명 수를 추정한다. 비록 드레이크 방정식에는 많은 불확실성이 있지만 최근 외계행성 발견에 비추어 해석하면 우리가 유일한 또는 최초의 진보된 문명 일 가능성이 거의 없는 것으로 과학자들은 보고 있다. 이 같은 자신감은 지금까지 성공하지 못한 지적 생명체에 대한 탐색을 더욱 촉진했으며, 연구자들은 다시 질문을 던졌다. “우리는 혼자인가?” "그들은 어디에 있는가?" 지적 외계인에 대한 증거의 부재를 페르미 패러독스라고 한다. 지적인 외계인이 존재하더라도 우리가 그들을 찾지 못하거나 그들이 우리를 찾지 못할 여러 가지 이유가 있다. 우주의 시간이 너무나 장구하며 그 공간이 너무나 광대하기 때문이다. 그러나 과학자들은 외계인의 존재를 부정하지는 않는다. 다만 그들은 보다 확실한 과학적인 증거를 요구하고 있는 것이다. UFO는 현대인의 신화이자 종교 외계인에 의한 납치와 외계인이 만든 미스터리 서클에 대한 설명을 포함하여 지금까지의 UFO는 음모론의 일종에 지나지 않는다. 우수한 기술을 가진 지적인 존재가 지구 밭의 밀을 누르기 위해 수조 마일을 여행할 것이라고 당신은 믿을 수 있는가? UFO는 하나의 문화적 현상으로 간주하는 것이 적절하리라 본다. 노스캐롤라이나 대학의 다이아나 파술카 교수는 신화와 종교는 인간이 상상할 수 없는 경험을 다루는 수단이라고 지적한다. 이런 시각에서 볼 때 UFO는 일종의 새로운 미국 종교라고 본다. 젊은 성인을 대상으로 한 연구에 따르면, UFO의 신념은 조현형 성격, 사회적 불안, 편집증적인 생각 및 일시적인 정신병에 대한 경향과 관련이 있음이 밝혀졌다. 만약 당신이 UFO를 믿는다면, 자신이 어떤 편집적 신념을 갖고 있지 않는지 살펴볼 필요가 있다. 마지막으로 칼 세이건의 유명한 격언을 내려놓는다. “열린 마음을 유지하는 것은 가치 있는 일이지만 너무 많이 마음을 열면 머리가 빠진다." 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경은 고장과 임무 복귀의 우여곡절을 겪으면서도 퇴역 전까지 수천 개 이상의 외계행성을 찾아냈다. 그리고 이제 케플러의 후계자인 테스(TESS)는 이보다 더 많은 외계행성을 찾아내리라 기대를 받는 중이다. 하지만 외계행성을 찾은 것 자체는 외계행성 탐사의 첫 단추를 끼운 것에 불과하다. 과학자들은 외계행성의 대기, 표면온도, 환경을 파악해 외계행성의 특징과 생성 과정을 파악하기 위해 노력한다. 생명체가 살 수 있는 제2의 지구를 찾는 것은 물론 태양계 행성처럼 저 멀리 떨어진 외계행성에 대해서도 자세히 연구하고 싶기 때문이다. 유럽우주국(ESA)은 이를 위해 차세대 외계행성 관측망원경인 아리엘(Ariel·Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey)을 개발한다고 발표했다. 총 10억 유로 이상이 투입될 아리엘 프로젝트의 목표는 1000개에 달하는 외계행성의 대기를 분석하는 것이다. 이 프로젝트가 성공한다면 과학자들은 외계행성의 대기 중 수증기의 존재나 산소, 이산화탄소, 메탄 등 대기의 화학적 구성에 대해서 좀 더 구체적으로 파악할 수 있다. 하지만 외계행성의 대기 관측은 현재 있는 가장 강력한 망원경이라도 어려운 과제다. 아무리 밝은 외계행성이라도 기본적으로 스스로 빛을 내는 천체가 아니라 빛을 반사하는 천체이므로 별보다 매우 어두워 대기를 직접 관측하기가 힘들기 때문이다. 허블 우주망원경 같은 강력한 망원경을 이용해도 극히 예외적인 조건을 지닌 외계행성 몇 개에서만 대기 관측에 성공했을 뿐이다. 아리엘은 사실 허블 우주망원경보다 작은 0.7x1.1m 크기의 타원형 거울을 지닌 망원경이다. 하지만 매우 미세한 변화도 감지할 수 있는 적외선 분광기를 탑재해 외계행성이 별의 앞을 지날 때 변하는 빛의 스펙트럼 변화를 관측한다. 덕분에 지금까지 불가능했던 수많은 외계행성의 대기를 파악할 수 있다. 다만 극도로 정밀한 관측을 위해 55K(영하 218도) 이하의 낮은 온도에서 카메라 센서를 작동시켜야 하며 태양 빛의 방해를 피해 지구에서 150만㎞ 떨어진 라그랑주 L2 위치에서 관측해야만 한다. ESA 17개 회원국 50개 기관과 NASA가 이 목표를 달성하기 위해 힘을 합쳤다. ESA는 2029년까지 아리엘을 발사할 계획이다. 이 프로젝트가 성공한다면 저 멀리 떨어진 제2의 지구와 태양계를 찾으려는 과학자들의 노력이 한 걸음 현실에 가까워질 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

한 쪽에서는 출산율 저하를 걱정하고 있지만 지구 전체로 본다면 인구는 점점 늘어나고 있는 상황이다. 인간의 욕심으로 지구 생태계와 환경은 점점 망가지고 있어 SF영화 ‘인터스텔라’처럼 인류가 이주가능한 외계천체가 필요한 시기가 오는 것 아니냐는 목소리가 높아지고 있다. 과학자들도 ‘호기심 반, 실현가능성 반’으로 외계 이주 가능 행성을 찾고 있다. 그런데 최근 우주과학자들이 우리 은하계 내에 인간이 잠재적으로 거주가능한 행성이 상당히 많다는 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 항공우주국(NASA) 에임스연구센터, 고다드우주비행센터, 외계지적생명체탐사(SETI) 연구소, 캐나다 브리티시컬럼비아대 물리천문학부를 중심으로 미국, 캐나다, 덴마크, 영국, 브라질 5개국 44개 연구기관 연구자로 구성된 국제공동연구팀은 나사에서 운용하고 있는 케플러 우주망원경에서 수집한 데이터를 분석한 결과 우리 은하 내에 인간이 잠재적으로 거주할 수 있는 행성이 약 3억개에 이르며 일부는 태양계에서 30광년 이내에도 있다고 31일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org) 29일자에 실렸으며 곧 천문학 분야 국제학술지 ‘천문학 저널’에 실릴 예정이다. 케플러 우주망원경은 지구와 유사한 환경을 가진 외계행성을 찾기 위해 2009년 발사돼 2018년 11월 15일 임무를 종료했다. 케플러 우주망원경은 9년 동안 2662개의 행성을 발견했고 항성(별) 53만 506개, 초신성 61개를 찾아냈다. 케플러 우주망원경으로 탐사한 행성들은 아직도 분석 중에 있다.연구팀은 합리적 추정을 위해 우선 지구와 비슷한 크기이면서 암석 행성일 가능성이 높은 것들을 골라냈다. 그 다음 태양과 비슷한 생성시기를 갖고, 비슷한 온도를 갖고 있는 것들을 추려냈다. 사람이 살기 위해 중요한 조건 중 하나인 액체 상태의 물이 존재하기 위해서는 태양과 지구와 관계처럼 항성과 적당한 거리를 두고 암석형태의 행성이어야 하기 때문이다. 이를 근거로 추정한 결과 우리 은하 내에 생명체가 생존가능한 행성은 약 3억개 정도이며 태양으로부터 30광년 떨어져 있는 가까운 곳에도 10개 이내의 거주 가능한 행성이 존재한다고 연구팀은 주장했다. 이번 연구에 공동저자로 참여한 제프리 코린 SETI 연구소 외계행성연구원 겸 나사 케플러 과학국장은 “은하계에 잠재적으로 거주할 수 있는 행성의 숫자를 신뢰성 있게 측정하기 위해 그동안 연구됐던 모든 조각들을 찾아 합친 것”이라며 “거주 가능성 뿐만 아니라 의사소통이 가능한 우주 외계문명의 숫자를 추정하는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

'외계인들이 우리를 지켜보고 있다?' 인류가 외계 생명체에 대한 탐색을 강화함에 있어 반드시 고려하지 않으면 안될 사항은 외계인 역시 우리를 탐색하고 있을지 모른다는 점이다. 새로운 연구는 생명체가 서식할 가능성이 있는 가까운 항성계를 1000개 이상 확인함에 따라 이 같은 문제를 제기하고 나섰다. 코넬대학 천문학 부교수이자 칼 세이건 연구소 소장인 리사 칼테네거 논문 대표저자는 "만약 그러한 별들의 행성에 외계인이 산다면 그들은 우리 행성의 대기에서 생명의 신호들을 발견할 수 있을 것"이라고 예측하면서 "우리는 쌍안경이나 천체망원경 없이도 외계인들이 살 만한 밝은 별들을 관측할 수 있다"라고 밝혔다. 천문학자들은 지금까지 발견된 4,000개 이상의 외계행성 대부분을 '트랜싯 방법'으로 발견했는데, 외계행성들이 모항성의 앞을 가로지를 때 일어나는 밝기의 감소를 탐지하여 외계행성을 찾아내는 기법이다. 미 항공우주국(NASA)의 유명한 케플러 우주망원경은 이 기법을 사용해 현재까지 발견된 3,750개의 외계행성 중 약 70 %를 발견하는 큰 성과를 거두었다. 이 방법은 케플러 망원경의 뒤를 이은 TESS 망원경에도 적용되고 있다.​ 머지않아 연구자들은 생명 신호를 찾기 위해 가까운 외계행성의 대기를 스캔할 수 있게 될 것이다. 그것은내년 말에 발사될 예정인 NASA의 98억 달러짜리 제임스 웹 우주망원경이 수행할 많은 작업 중 하나가 될 것이다. 또한 2025년에 완성될 지상 기반의 거대마젤란 망원경도 이러한 작업을 수행할 것으로 보인다. 새로운 연구의 공동저자인 리하이 대학 물리학 부교수 조슈아 페퍼는 지구 자체를 트랜싯 기법으로 발견할 수 있는 위치의 별들을 찾아나섰다. 과학자들은 TESS와 유럽의 별 매핑 우주선 가이아의 데이터 세트를 면밀히 조사한 결과, 태양을 공전하는 궤도면인 황도와 나란한 100파섹(약 326 광년) 이내의 공간에서 그 같은 별들을 찾았다. 참고로 지구가 태양면을 가로지르는 것을 보려면 이러한 정렬이 필요하다. 이러한 탐색으로 1004개의 주계열 별들의 목록이 작성되었다. 우리 태양처럼 별의 중심에서 수소를 헬륨으로 융합하는 별들이다. 그 별들 중 508개가 지구의 태양면 통과를 관측함으로써 "지구의 이동을 최소 10시간 동안 관찰할 수 있도록 보장"한다고 칼테네거와 페퍼는 지난 20일(현지시간) 영국의 '왕립천문학회 월간공보 서신'에 발표했다. 그러나 칼테네거와 페퍼가 찾아낸 1,004개의 별을 공전하는 행성의 수는 파악하지 못하고 있으며, 따라서 생명체가 서식할 만한 세계가 얼마나 있는지에 대해서도 아무런 정보도 갖지 못한 상태이다. TESS와 같은 외계행성 사냥꾼이 계속 작업을 진행함에 따라 생명체 서식 가능 외계행성의 수는 더욱 명확히 밝혀질 것으로 기대된다.​ "이 새로운 연구는 앞으로 우주 생물학자들의 이정표 역할을 할 수 있을 것"이라고 전망하는 칼테네거는 "우리가 소통하기를 원하는 외계 지성체들을 발견하고자 한다면 가장 먼저 눈길을 주어야 할 별지도를 지금 우리 팀이 만든 것"이라고 새 연구의 성과를 규정했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지구에서 약 63광년 떨어진 또 다른 항성계 안쪽에서 숨어 공전하고 있는 외계행성을 직접 관측하는 데 성공했다고 천문학자들이 밝혔다. 독일 막스플랑크 외계물리학연구소(MPE) 등 국제연구진은 ‘화가자리 베타별c’이라고 불리는 이 외계행성을 칠레 파라날천문대에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)으로 포착했다. 화가자리 베타별c는 남쪽 하늘의 화가자리를 구성하는 화가자리 베타별을 공전하는 외계행성으로, 질량은 목성의 약 8.2배로 여겨진다. 공전 궤도의 긴 반지름은 약 2.7AU(천문단위·1AU는 약 1억5000만㎞로 태양에서 지구까지의 평균 거리에서 유래)로, 약간 찌그러진 타원형 궤도를 그리는 것으로 보인다. 연구진이 VLT에 설치된 관측장비 ‘그래비티’(GRAVITY)로 분석한 자료를 가지고 생성한 이미지에는 티끌로 된 원반 안쪽으로 두 행성이 포착돼 있다. 이 중 더 안쪽에 있는 행성이 화가자리 베타별c이고, 좀 더 바깥쪽에 있는 행성은 2008년 VLT에 의한 직접 관측으로 이미 발견됐던 화가자리 베타별b의 모습이다. 이 행성의 질량은 목성의 6~15배, 궤도 긴 반지름은 약 9.0AU로 추정된다. 연구진에 따르면, 화가자리 베타별b와 화가자리 베타별c는 모두 비슷한 질량을 가지고 있을 가능성이 있지만, 밝기는 화가자리 베타별b가 6배 밝은 것이 이번 관측 자료에서 드러났다.화가자리 베타별c는 별을 공전하는 행성이 잡아당기는 힘으로 별빛이 미세하게 흔들릴 때 나타나는 빛(파장)의 변화를 분석하는 시선속도법(radial velocity method)을 이용함으로써 간접적으로 발견됐던 외계행성이다. 시선속도법으로는 외계행성의 질량만 알 수 있지만, 이번 사례처럼 직접 관측할 수 있다면 외계행성의 밝기도 조사할 수 있다. 연구 공동저자인 프랑스 파리천문대 산하 우주연구·천체물리학계측연구소(LESIA)의 실베스트레 라쿠르 박사는 “이번 성과는 탐지한 행성을 시선속도법을 사용해 처음으로 직접 확인한 것”이라고 설명했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

해외 연구진이 지구와 유사한, 혹은 지구보다 생명체가 서식하기에 더 나은 환경을 가졌을지 모를 새로운 외계 행성을 발견했다. 미국 워싱턴주립대학 연구진은 4500개 이상으로 알려진 외계행성 중 생명체가 거주할 수 있을 것으로 추정되는 ‘초 거주가능(super habitability) 행성’ 24개를 발견했다고 밝혔다. 이 행성은 지구에 비해 조금 더 이른 시기에 생성됐고, 질량이 조금 더 크며, 습도와 기온이 조금 더 높을 것으로 예측된다. 연구진은 이러한 특징 및 지구보다 비교적 차갑고 더 오래된 또 다른 별의 특징이 복합적으로 섞인다면, 생명체가 발전할 수 있는 더 나은 조건이 될 수 있다고 내다봤다. 비록 이러한 행성은 지구에서 100광년 이상 떨어져 있어서 현재 인류가 직접 방문하는 것은 어렵다. 하지만 이같은 발견은 우주의 다른 곳에서 생명체를 찾는데 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대를 모았다. 연구진은 “초 거주 행성이 생명체 존재의 조건을 충족할 수는 있지만, 현재 우리가 가진 망원경으로는 이를 눈으로 확인할 수는 없다. 이 때문에 실제로 생명체가 거주한다는 것을 의미하지는 않으나 향후 몇 년 내 새로운 기술을 적용해 이를 확인할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 연구진이 밝힌 새로운 기술은 미국항공우주국(NASA)의 제임스 웨브 우주 망원경, 유럽우주국(ESA)의 외계행성 탐사선 플라토 등이다. 연구진은 현재보다 진화한 망원경 및 탐사선 기술을 이용해 현재보다 생명체가 거주하기에 더욱 적합한 행성을 찾을 수 있으므로, 단지 지구와 닮은 ‘두 번째 지구’를 찾는 데에만 안주해서는 안 된다고 강조했다.전문가들은 생명체가 서식하기에 가장 적합한 행성은 지구의 나이인 약 45억 년 보다 더 오래된 50억~80억 년의 행성이라는 주장을 꾸준히 내세워 왔다. 크기와 질량 면에서도 지구보다 10%가량 큰 행성이 생명체가 거주하기에 적합하다고 판단한다. 예컨대 지구보다 질량이 1.5배인 행성은 방사성 붕괴(방사성 원소의 불안정한 원자핵이 입자나 방사선의 방출을 통해 안정한 원자핵으로 변하는 현상)가 더 쉽고, 이를 통해 더욱 오랫동안 따뜻한 기온을 유지할 수 있다. 이렇게 지구보다 조금 더 높은 온도가 유지되는 동시에 생명체의 핵심인 물, 습기까지 주어진다면 생명체가 서식하기에 더없이 양호한 환경이 될 수 있다. 연구진은 “이번에 발견한 24개 행성 후보 중 생명체 서식을 위한 모든 기준을 충족하는 행성은 단 하나도 없다. 하지만 특정 부분에서는 우리 지구보다 훨씬 더 나은 환경을 가지고 있는 것만은 확실하다”고 강조했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 우주생물학(Astrobiology) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우리의 태양보다 뜨거운 항성을 불과 2.7일만에 공전할 만큼 바짝 붙어있는 매우 뜨거운 행성이 발견됐다. 최근 스위스 베른대학 등 공동연구팀은 항성 'HD 133112'의 주위를 도는 외계행성 'WASP-189b'를 발견했다는 연구결과를 '천체 물리학 저널’(the journal Astronomy & Astrophysics) 최신호에 발표했다. 지구에서 약 322광년 떨어진 곳에 위치한 WASP-189b는 태양계 큰형님인 목성의 1.5배 크기로 표면온도는 무려 3200℃에 달할만큼 뜨겁다. 이 정도 온도면 철도 녹여 기체로 만드는 수준으로 역대 발견된 행성 중 가장 극단적인 천체 중 하나라는 것이 연구팀의 설명.이 행성의 극단적인 특징은 항성 HD 133112와 바짝 붙어있기 때문으로 두 천체의 거리는 지구와 태양과 비교하면 20배나 가깝다. 이 때문에 WASP-189b의 공전주기는 3일이 채 되지 않아 ‘뜨거운 목성’(hot Jupiter)이라는 별칭으로 불린다. 특히 항성 HD 133112는 태양보다 2000℃는 더 뜨거워 태양같은 색이 아닌 파란색으로 보인다. 논문의 선임저자인 모니카 렌들 박사는 "HD 133112는 행성계를 가진 것 중 가장 뜨거운 별"이라면서 "WASP-189b의 경우 항성과 너무 가까이 붙어있어 공전주기와 자전주기가 일치하는 조석고정 현상이 일어나고 있다"고 설명했다. 곧 지구의 달 처럼 WASP-189b도 한쪽 면만 영구적으로 항성을 바라보는 것으로 이는 행성에 극단적인 환경을 만든다.특히 이번 연구에서는 지난해 12월 유럽우주국(ESA)이 쏘아올린 외계행성 탐사용 우주망원경 위성 ‘키옵스’(CHEOPS)가 사용됐다. 키옵스는 행성을 거느린 것으로 파악된 가까운 항성을 관측하는 용도로 발사된 첫번째 위성으로, 지구 700㎞ 상공을 돌며 ‘해왕성∼지구 크기의 행성’을 집중적으로 관찰하고 있다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

-'태양의 미래' 백색왜성 주변서 온전한 행성 첫 관측 태양이 종말을 맞은 후에도 지구는 그 형태를 유지할 수 있을까? 그 가능성을 보여주는 직접적인 증거가 우주에서 관측되어 학계의 관심을 모으고 있다. 71억 년이 지나면 태양은 수소핵융합을 마치고 적색거성의 단계에 들어서는데, 중심핵에 있는 수소가 소진되면서 핵은 수축함과 아울러 태양 외곽 대기는 팽창하기 시작해 이윽고 외층을 우주 공간으로 방출하면서 행성상 성운을 이루게 된다. 이 과정에서 태양과 가까운 수성, 금성은 파괴될 것이며, 어쩌면 지구까지도 그런 운명에서 벗어날 수 없을지도 모른다고 과학자들은 보고 있다. 외층이 탈출한 뒤 극도로 뜨거운 중심핵이 남는데, 태양의 경우 지구만 한 중심핵이 천천히 식으면서 백색왜성이 된다. 이른바 태양의 시체라 할 수 있다. 이 같은 별의 시체 둘레를 도는 목성 크기의 외계행성이 발견된 자리는 지구로부터 80광년 거리에 있는 용자리의 삼중성계 안이다. 모성은 WD 1856이고, 그 둘레를 도는 행성은 WD 1856 b로 불리는데, 모성에 비해 무려 7배가 큰 지름을 갖고 있으며, 한 차례 공전하는 데 34시간밖에 안 걸린다. WD 1856 b의 공전 주기는 태양계 가장 안쪽에 있는 수성보다 60배 이상 빠른 것으로, 백색왜성 주변에서 이렇게 가까이 붙어 있는 행성이 온전한 형태로 관측된 것은 이번이 처음이다. 매디슨 위스콘신대학 천문학 조교수 앤드루 밴더버그 박사는 회견에서 "WD 1856 b는 백색왜성에 아주 가까운 거리에서 공전하는데, 어쩌다 이 행성만 살아남은 것 같다"며 "백색왜성이 생성되는 과정에서 가까운 행성들은 대개 모항성의 엄청난 중력으로 죄다 찢겨나가는 게 보통이지만, WD 1856 b 는 그 같은 운명에서 벗어나 현재의 위치에서 건재하고 있는데, 그 이유는 아직까지 밝혀지지 않았다"고 설명했다. 연구팀이 내놓은 가설은 WD 1856 b가 현재 위치에서 형성되지 않았으며, 현재 위치보다 별에서 약 50배 더 먼 곳에서 이주해온 것으로 보고 있다. 만약 이 행성이 그 자리에서 모항성의 격변을 맞았다면 결코 온전할 수 없었을 것이기 때문이다.WD 1856 b가 안쪽으로 밀린 이유는 분명하지 않다. 가능성은 WD 1856 시스템의 다른 두 별의 중력작용으로 밀어넣어졌거나, 혹은 침입해온 '떠돌이 별'과의 상호작용 결과로 그렇게 된 것인지도 모른다고 9월 16일(현지시간) '네이처' 온라인으로 발표된 새로운 연구에서 밝혔다. 밴더버그와 그의 동료들은 미 항공우주국(NASA)의 '외계행성 사냥꾼' TESS 우주망원경으로 이 행성을 발견했는데, TESS는 행성이 모항성 앞을 지날 때 나타나는 별의 밝기 변화를 탐지해 외계행성을 발견한다. 이를 트랜싯 기법이라 한다. 연구팀은 또 퇴역 직전에 있는 NASA의 스피츠 적외선 우주망원경을 사용하여 해당 항성계를 연구했다. 스피츠 데이터를 통해 백색왜성 WD 1856+534가 100억년 가량 된 별로 삼중성계의 일원이라는 점을 확인했다. 또한 WD 1856 b는 어떠한 적외선도 방출하지 않고 있는데, 이는 곧 해당 천체가 소질량의 항성이거나 갈색왜성이 아니라는 것을 시사한다. ​그러나 현재까지 WD 1856 b는 외계행성 후보일 뿐, 보다 정밀한 관측과 확인작업이 남아 있는 상태다. WD 1856 시스템에서 다른 행성은 발견되지 않았지만 그렇다고 해서 거기에 아무것도 없다는 것을 의미하지는 않는다고 연구팀은 말했다. 태양이 종말을 맞더라도 지구는 과연 형태를 유지할 수 있을까? 이 문제는 몇 가지 경우의 수가 있겠지만, 앞으로 있을 추가 연구에서 보다 높은 확률의 경우가 구해질 것으로 보인다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지구와 비슷한 대기와 액체 상태의 물이 존재해 생명체가 살 가능성이 큰 외계행성을 천문학자들이 무려 45개나 발견했다. 스웨덴 룰레오공대 연구진은 잠재적으로 거주할 수 있는 외계행성들의 대기 조성을 연구함으로써 이런 ‘먼 세상’에서 거주할 수 있는 가능성을 정하는 새로운 분석 기술을 만들었다. 이들 연구자는 대기 중의 화학 물질인 ‘대기 종류’에 관한 정보와 이런 물질이 우주로 얼마나 빨리 탈출하는지(대기 탈출)를 알아내 지구와 비교했을 때 기온과 대기 조성면에서 얼마나 비슷한지를 추정할 수 있었다.그러고 나서 이들은 자신들이 만든 새로운 모형을 기존 외계행성 목록에 있는 잠재적으로 거주할 수 있는 후보 행성 55개에 적용했다. 기존 목록은 주성과의 거리에만 초점을 맞춘 것이었다. 그 결과, 기존 목록에 수록된 후보 행성 55개 중 17개만이 이번 연구에서 정의한 기준을 충족해 지구와 비슷한 것으로 나타났다. 연구자들은 또 이보다 좀 더 범위가 넓은 외계행성 목록에서도 28개의 행성이 지구와 비슷하다는 것을 발견해 지구와 비슷한 행성을 총 45개까지 끌어올렸다. 이에 따라 현재 외계행성을 탐사하기 위해 지구와 우주에 기반을 두고 있는 첨단 망원경들을 이용한 임무들을 수행하는 연구자들은 이번 연구에서 확인된 자료를 사용해 자신들의 탐사 연구에 활용할 수 있을 것이다. 이에 대해 연구자들은 “거주할 수 있는 외계행성을 찾는 것은 어려운 도전”이라면서 “이유는 별들 사이라는 그 먼 거리까지 우리가 탐사선을 보낼 수 없기 때문”이라고 설명했다. 실제로 잠재적으로 거주할 수 있는 대기를 지닌 가장 가까운 외계행성인 프록시마b도 무려 4.22광년 또는 40조㎞나 떨어져 있다. 미국항공우주국(NASA)의 주노 탐사선이 목성에 접근할 때 시속 26만5000㎞까지 도달했는데 이런 속도로 프록시마b에 간다면 1만7000년이 넘게 걸린다.따라서 현재 외계행성이 생명체를 수용할 능력을 정하는 분석 기술은 대기 조성에 관한 저해상도 공간 및 스펙트럼 정보에 의존해야 한다. 그래서 이번 연구에서는 거주할 수 있는 외계행성의 최종 후보 목록을 만들기 위해 기체가 대기에서 어떻게 움직이는지에 관한 ‘기체 운동론’과 지금까지 확인된 외계행성의 대기에 남아있을 수 있는 화학 물질에 관한 목록을 사용했다고 이들 연구자는 설명했다. 이를 통해 이들은 탐지된 외계행성들에 관한 현재 지식을 바탕으로 그중 45개가 거주가능성 연구의 좋은 후보들이라고 결론지을 수 있었다고 밝혔다. 연구자들은 또 이런 외계행성은 지구와 같은 대기를 가질 수 있고 안정적인 액체 상태의 물을 유지할 수 있어야 한다고 언급했다. 이번 연구의 일부분으로 연구자들은 또 태양계에 있는 행성들의 진정한 대기 조성을 참고 자료로 사용했다. 그러고 나서 이들은 수소와 산소, 이산화질소 그리고 이산화탄소의 대기를 지닌 외계행성들을 지구와 비슷한 외계행성 목록에 후보로 올렸다. 연구자들은 “우리는 또 거주가능성에 관한 추가적인 연구를 위해 외계행성들의 대기에서 생명과 관련한 필수적 기체를 유지하는 능력과 같이 바람직한 조건을 지닌 45개의 행성 목록을 제안한다”고 명시했다. 이들 연구자는 행성이 생명을 수용할 수 있는지를 고려할 때 모항성 주위의 거주가능영역(HZ)에 관한 현재 정의를 다시 검토할 것을 권고했다.이들은 액체 상태 물 분자의 안정성을 지탱할 수 있는 지구와 같은 대기를 수용하는 행성의 능력은 거주가능성을 위해 필요한 조건에 추가돼야 한다고 말했다. 연구진은 “대기 중에 유지할 수 있는 기체(화학물질)에 기반을 둬 외계행성을 구별하는 것은 잠재적인 거주가능성을 위한 가장 가능성 있는 후보들을 정하는 데 도움이 될 것”이라면서 “미래의 이런 임무들은 더 많은 대기 조성 연구와 광화학 모형을 찾을 수 있을 것”이라고 설명했다. 이번 연구의 주요한 학문적 발전 중 하나는 외계행성의 거주가능성을 확보하기 위해 필요한 정보의 양을 줄이는 것이다. 연구자들은 연구논문에 “우리는 쉽게 구할 수 있거나 추정할 수 있는 매개변수를 사용하고 최소한의 가정으로 외계행성 대기권의 그럴듯한 조성을 추정할 수 있는 대기 모형을 제시한다”면서 “우리 모형은 질량이 적어 방사선이 적게 나오는 외계행성들을 위해 설계됐다. 이런 외계행성에서는 고전적인 열적 탈출(thermal escape, 대기 탈출의 일종)에 의해 움직이는 대기 진화가 이뤄지고 있다”고 썼다. 이들 연구자는 실제 기온의 개요와 반사율(albedo) 그리고 원소 존재비를 포함한 미래의 관측 자료들은 연구자들이 그들 자신의 모형을 더욱 정교하게 다듬고 그들의 진짜 대기 조성을 파악하는 데 도움이 될 수 있다고 말했다. 연구자들은 새로운 외계행성이 발견되는 대로 연구함으로써 잠재적으로 지구와 비슷한 외계행성의 목록을 계속해서 업데이트할 계획이다. 자세한 연구 결과는 ‘영국 왕립학회보A’(Proceedings of the Royal Society A) 최신호(9월 9일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

태양계 밖에서 행성이 처음 발견된 1992년 이후 처음으로 인공지능(AI) 알고리즘에 의한 외계행성 탐사의 성과가 나왔다. 영국 잉글랜드 워릭대학 물리학 연구진은 미국항공우주국(NASA)의 TESS 및 케플러 우주 망원경이 미션 중 발견한 수 천 개의 후보 샘플에서 실제 행성과 가짜 행성을 분리하는 알고리즘 프로그램을 개발했다. 이 알고리즘은 지금까지 축적된 행성 후보의 데이터를 살피고, 이를 통해 태양계 너머에 있는 잠재적인 외계행성을 찾도록 설계됐다.지금까지는 다양한 우주망원경이 수집한 데이터를 과학자들이 일일이 분석하고 조사해, 실제 행성의 존재 여부 및 특징 등을 파악해야 했다. 특히 우주망원경은 종종 우주먼지나 우주암석 등을 새로운 행성으로 잘못 판단할 수 있기 때문에, 망원경이 보낸 데이터가 진짜 새로운 행성의 것이 맞는지를 두고 오랜 시간 추가적인 연구를 진행해야 했다. 워릭대학 연구진은 새로 개발한 알고리즘이 우주망원경의 데이터에서 확인되지 않은 행성 후보 그룹까지 포괄적으로 검토하고, 이 가운데 진짜 행성을 찾아내도록 ‘훈련’시켰다. 그 결과 우주과학 역사상 AI로는 최초로 50개의 행성을 확인해내는데 성공했다. 새로운 외계행성은 해왕성보다 큰 것부터 지구보다 작은 것까지 매우 다양한 것으로 확인됐다. 궤도를 도는 시간 역시 하루~200일까지 역시 다양했다.연구를 이끈 데이비드 암스트롱 박사는 현지시간으로 25일 “우리가 개발한 알고리즘을 통해 행성 검증을 위한 임계값을 설정하고, 행성 후보 중 실제 행성 50개를 찾아낼 수 있었다”면서 “우리는 더 이상 ‘가짜 행성’에 시간을 낭비하지 않아도 된다”고 말했다. 이어 “이 알고리즘의 특징은 어떤 행성 후보가 진짜 행성일 가능성이 더 높은지 말해주기 보다는, 해당 행성 후보의 ‘허위’ 가능성을 말해준다는 것이다. 예컨대 행성 후보가 허위일 가능성이 1%미만일 경우 검증된 ‘진짜 행성’으로 간주한다”고 설명했다. 이번에 공개된 알고리즘은 행성을 검증하는 과정에 도입된 최초의 알고리즘이라는 점에서 학계의 큰 관심을 받았다. 자세한 연구결과는 영국 왕립천문학회 월간보고(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 최신호(20일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

국내 연구진이 포함된 과학자들이 태양계로 날아온 외계 천체의 구조에 대한 분석결과를 내놔 주목받고 있다. 한국천문연구원 이론천문연구센터, 미국 하버드-스미소니언 천체물리연구센터 공동연구팀은 2017년 태양계에서 관측된 최초의 성간천체인 ‘오우무아무아’가 기존에 알려진 것처럼 수소얼음으로 만들어진 것이 아니라고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널’ 17일자에 실렸다. 오우무아무아는 2017년 미국 하와이대 팬스타즈 연구팀이 발견한 태양계에서 관측된 최초의 성간(인터스텔라)천체이다. 오우무아무아가 태양계로 날아오는 속도가 비정상적으로 빨라 최근 과학자들은 오우무아무아가 수소 얼음으로 이뤄졌고 표면에서 분출되는 기체 때문에 가속도가 붙는다는 연구결과를 내놨다. 특히 수소얼음은 아직 우주에서 발견된 적이 없었기 때문에 많은 연구자들이 이 결과에 대해 주목했다. 이에 연구팀은 수소얼음은 우주에서 온도가 가장 낮은 것으로 알려진 거대분자운(GMC) 중심부에서 만들어졌을 것으로 보고 GMC에서 수소 얼음덩이가 만들어지는 과정을 컴퓨터 가상실험했다. 또 수소얼음덩이가 이동하면서 살아남을 수 있는 수명을 계산했다. 그 결과 거대분자운에서는 수소 얼음덩이로 이뤄진 성간천체가 만들어질 수가 없기 때문에 오우무아무아는 수소 얼음덩이가 아니라는 것을 증명했다. 또 태양계와 가장 가까운 GMC인 ‘W51’에서 수소 얼음덩이가 만들어졌다고 하더라도 이동 과정에서 기체입자들과 충돌해 기화돼 1000만년 이내에 사라지게 된다는 것을 밝혀냈다. W51은 지구로부터 1만 7000년 광년이 떨어져 있기 때문에 태양계로 진입하기 전에 이미 사라져버리게 된다는 설명이다. 연구를 이끈 티엠 황 한국천문연구원 박사는 “이번 연구는 수소얼음이 우주의 거대분자운에서 형성되는 과정을 규명하고 오우무아무아가 수소얼음덩어리가 아니라는 것을 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “이런 성간천체 연구는 우주기원을 밝힐 결정적 단서를 제공해 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 한편 2022년 칠레에 지구 위협 소행성 관측, 암흑물질 탐사, 우주진화 증거 관측 등을 위한 베라 루빈 천문대(VRO)가 완성돼 세계 최대 8.4m 탐사망원경이 본격적으로 가동되면 오우무아무아와 같은 성간천체를 1년에 1~2개 정도씩 찾아낼 수 있을 것으로 천문학자들은 예측하고 있다. 문홍규 천문연구원 우주과학본부 박사는 “2017년 오우무아무아에 이어, 2019년에는 보리소프가 발견돼 태양계 밖 외계천체 발견에 대한 기대가 커지고 있다”며 “한국도 이런 거대 연구시설을 이용해 태양계뿐만 아니라 외계행성계 기원 천체에 관한 연구까지 확장할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

밀양아리랑우주천문대와 국립밀양기상과학관이 밀양시 아리랑대공원 안에 나란히 건립해 지난 5월 동시에 문 열었다. 6일 경남 밀양시에 따르면 4층으로 된 밀양아리랑우주천문대는 외계행성과 외계생명에 특화된 국내 유일한 천문대로 국내 최고 관측장비를 갖췄다. 2층에는 천체투영관과 전시·체험공간이 있다. 직경 14m 대형 돔형 스크린을 설치한 천체투영관은 국내 최초로 해설자와 관객이 쌍방향 소통할 수 있는 시스템을 갖췄다. 4층 주관측실의 망원경 ‘별이’는 70㎝ 구경으로 음성인식제어시스템을 탑재했다. 밀양기상과학관은 정부 지원사업으로 건립됐다. 지하 1층, 지상 2층 규모로 기상현상관, 기상예보관, 기후변화관, 영상관 등이 있다. 일기도와 기상예보문 만들기 체험과 기상캐스터 체험도 할 수 있다. 두 곳 다 월요일과 1월 1일, 설·추석날은 휴관한다. 시 관계자는 “천문대와 기상과학관이 문 연 뒤 각지에서 학생을 비롯한 많은 관람객이 방문해 지역경제에도 도움이 된다”고 말했다. 밀양 강원식 기자 kws@seoul.co.kr

어린시절 우리 태양계의 모습과 닮은 외계 행성계의 '가족사진'이 처음으로 직접 촬영하는데 성공했다. 최근 네덜란드 라인덴대학 등 국제연구팀은 지구에서 300광년 떨어진 남부 무스카 별자리에서 태양과 같은 별의 주위를 도는 거대한 2개의 외계행성을 포착하는데 성공했다고 발표했다. 　 칠레에 위치한 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경으로 잡아낸 이 사진은 'TYC 8998-760-1'로 불리는 별과 그 주위를 도는 'TYC 8998-760-1b'와 'TYC 8998-760-1c'의 모습을 담은 일종의 가족사진이다. 먼저 TYC 8998-760-1은 우리의 태양같은 별이지만 생성된 지 불과 1700만년 밖에 안된 아기별이다.우리의 태양이 46억년 된 것과 비교하면 얼마나 어린 지 알 수 있는 대목. 또한 TYC 8998-760-1의 주위를 도는 TYC 8998-760-1b와 TYC 8998-760-1c는 주로 헬륨과 수소와 같은 기체로 이루어진 거대한 가스 행성으로 마치 우리의 목성과 토성을 연상시킨다. 이중 안쪽 궤도를 도는 TYC 8998-760-1b는 항성과 160AU(1AU는 지구와 태양 사이의 평균 거리로 약 1억5000만㎞다) 떨어져 있으며 질량은 목성의 14배다. 또한 바깥쪽 궤도를 도는 TYC 8998-760-1c는 항성과 320AU의 거리로 목성 질량의 6배로 추정된다. 이번 가족사진이 의미가 있는 것은 막 생성된 외계 행성계를 통해 우리 태양계의 형성 과정을 들여다볼 수 있기 때문이다. 논문의 공동저자인 매튜 캔워시 교수는 "이번처럼 우리 태양과 비슷한 별 주위의 외계행성을 2개나 직접 촬영한 것은 이번이 처음"이라면서 "우리 태양계가 어떻게 형성되고 진화했는지 더 잘 이해하는데 도움을 줄 것"이라고 내다봤다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

7개국 19개 연구기관의 과학자들이 지금까지 알려진 외계행성 중 지구에서 가장 가까우면서 지구와 비슷한 형태를 가진 슈퍼지구(Super-Earth)를 발견했다. 생명체 존재 가능성도 어느 때보다 큰 것으로 예측돼 주목받고 있다. 독일 괴팅겐대, 영국 런던 퀸스메리대, 스페인 안달루시아 천체물리학연구소, 미국 캘리포니아 산타크루즈대(UCSC), 카네기 과학연구소, 칠레 산티아고 국립대, 스위스 베른대, 호주 뉴사우스웨일스대 등으로 구성된 국제공동연구팀은 지구에서 약 11광년 떨어져 있는 적색왜성 ‘글리제 887’ 주변을 돌고 있는 슈퍼지구 2개를 발견했다고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 26일 자에 발표했다. 연구팀은 유럽남방천문대(ESO)에서 운용하고 있는 칠레 라실라 관측소 천체망원경에 장착된 ‘초정밀 시선속도 행성추적기’(HARPS)를 이용해 글리제 887을 관측했다. 태양계와 가장 가까운 곳에 위치한 적색왜성 글리제 887은 태양보다 크기와 밝기는 절반 수준이다. 관측 결과 연구팀은 글리제 887을 공전하는 2개의 슈퍼지구를 발견했다. 특히 글리제 887c의 행성 표면 온도는 섭씨 70도 정도로 액체 상태의 물이 존재하는 것으로도 확인돼 지금까지 발견된 지구형 외계 행성 중 생명체 존재 가능성이 가장 높은 것으로 연구팀은 평가하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태양보다 180배 정도 어린 별을 공전하는 해왕성 크기의 외계행성을 천문학자들이 발견했다. 이는 지구의 행성 진화 과정을 엿볼 수 있어 학계의 주목을 받고 있다. 미국과 캐나다 등 국제연구진은 차세대 ‘행성 사냥꾼’으로 불리는 테스 우주망원경(TESS)과 지금은 은퇴한 스피처 우주망원경의 관측자료를 분석해 지구에서 약 32광년 떨어진 적색왜성 ‘현미경자리 AU’(AU Mic)의 주위를 공전하는 가스형 행성 ‘현미경자리 AU b’(AU Mic b)를 발견했다.이들 연구자가 이 행성을 거느린 별에 주목한 이유는 이 항성이 비교적 가까운 곳에 있고 어리기 때문이다. 이 별은 지구에서 태양 다음으로 가까운 별인 센타우루스자리 프록시마보다 약 8배 더 먼 곳에 있으며 태양이 존재해온 기간인 약 45억 년과 비교했을 때 겨우 2000만 년에서 3000만 년 정도밖에 되지 않았다. 따라서 이 젊은 별은 자체 중력으로 물질을 중심핵으로 끌어당겨 압축할 때 생기는 고열 탓에 종종 강력한 빛을 내뿜는 데 이를 플레어링 현상이라고 한다. 태양의 절반 정도 크기인 이 별은 아직 그 주변에 먼지와 가스로 된 원시행성 원반을 거느리고 있다. 연구에 참여한 미국 메릴랜드대 볼티모어캠퍼스 우주과학기술센터의 토머스 바클리 박사는 이번 연구 전까지 이 젊은 별이 태양처럼 행성계를 형성했는지에 의문을 품고 있었다고 밝혔다. 그는 “우리가 이해하고 싶은 것 중 하나는 이 행성이 행성계에서 언제 형성됐고 초기에 어떤 일이 벌어졌는가다”면서 “상대적으로 어린 이 행성계는 행성 형성을 연구하는 특별한 실험실로 태양계가 어떻게 형성됐는지를 밝히는 데 도움이 될 수 있다”고 설명했다. 이어 “이 별은 아직 작은 암석형 행성을 만들어낼 시간이 없었을 것”이라면서 “이 행성계는 우리에게 지구나 금성 같은 암석형 행성이 형성되기 전 어떤 일이 일어났는지 알 기회를 준다”고 덧붙였다. 연구를 이끈 미국 조지메이슨대 조교수인 피터 플라브찬 박사는 동료 연구자들과 함께 2018년 이 별을 공전하는 행성의 첫 번째 신호를 탐지했었다. 이 관측은 2019년 스피처 우주망원경의 관측자료에서 다시 한번 확인됐다. 또 다른 연구 참여자인 캐나다 몬트리올대 외계행성연구소의 천체물리학자 조나탕 가네 박사는 현미경자리 AU와 같은 작은 별은 대개 매우 강력한 자기장을 지녀 매우 활동적이라면서 이는 1970년대 확인된 플레어링 활동이 잘 설명해준다고 말했다.이들 연구자는 현미경자리 AU b 행성이 모항성의 앞을 통과할 때 이 행성에 의해 차단된 빛의 양을 분석함으로써 행성의 크기와 공전 주기를 계산할 수 있었다. 테스 프로젝트의 부책임자이기도 한 토머스 바클리 박사는 항성의 이런 밝기 감소는 행성 크기에 관한 많은 정보를 제공한다고 덧붙였다.이를 통해 연구진은 현미경자리 AU b 행성이 크기는 해왕성 정도 되고 지구의 약 58배에 조금 못 미치는 질량을 지니고 있으며 공전 주기는 8.5일 정도 된다는 것을 알아냈다. 참고로 태양에서 가장 가까운 행성인 수성의 공전 주기는 88일이다. 그만큼 이 행성은 모항성에 가까운 곳에 있을 가능성이 크다. 연구진은 또 다음 연구의 일부 단계로 이 행성의 대기 상태에 대해 더 많은 정보를 얻고 싶어한다. 바클리 박사는 “이 행성은 우리가 볼 수 있는 속도로 대기를 빠르게 잃고 있을지도 모른다”고 말했다. 대기를 구성하는 물질을 결정하면 형성된 행성은 모항성에서 일정 거리에만 존재하므로 어떻게 형성됐는지도 확인할 수 있다. 이 점은 행성이 새로운 행성계에서 어떻게 형성되고 움직이는지에 관한 정보를 제공하면서, 처음 발견된 이후로 어떻게 이동하고 있는지에 관한 단서를 제공할 것이다. 바클리 박사는 또 현미경자리 AU b 행성은 목성이나 토성, 해왕성 또는 천왕성 같이 태양계의 가스형 행성과 매우 비슷하지만, 더 뜨겁다고 말했다. 이어 행성들의 움직임을 이해하는 것은 정말 어려운 문제라고 덧붙였다. 이들 연구자는 현미경자리 AU는 행성계와 거기서 만들어지는 파편이나 가스와 어떻게 상호작용하는지를 이해하는 데 특히 유용하다고 말했다. 이런 행성계는 거의 알려져 있지 않으며 심지어 이만큼 지구와 가까운 것으로 알려진 행성계는 거의 없다. 게다가 현미경자리 AU 행성계는 지구와 가까워 더 밝게 빛이 나므로 다양한 장비로 관측할 수 있다. 현미경자리 AU는 우주의 같은 영역에서 거의 동시에 형성된 젊은 별들의 모임 일부분이다. 그중 화가자리 베타(Beta Pictoris)라는 이름이 붙여진 항성 역시 원시행성 원반을 갖고 있다. 하지만 이 행성계에서는 모항성이 태양 질량의 1.75배로 더 크고, 행성들도 목성의 11배와 9배로 상당히 크다. 따라서 이 행성계는 현미경자리 AU 행성계와 같은 방식으로 진화하지 않은 것으로 추정된다. 연구진은 공통점이 많지만 서로 다른 이 두 행성계를 연구하면서 행성 형성의 매우 다른 두 시나리오를 비교할 수 있다. 시간이 지남에 따라 그리고 더 많은 관측을 통해 이들 연구자는 초기 행성 형성의 본질과 행성이 모항성 중심에서 외부로 이동하는지 아니면 제자리에 형성되는지 이해할 수 있기를 바란다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 최신호(6월24일자)에 실렸다. 사진=NASAS 고다드 우주비행센터 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

액체상태의 물과 대기층도 두꺼워 생명체 존재 가능성 높아 7개국 19개 연구기관의 과학자들이 지금까지 알려진 천체 중에서 지구에서 가장 가까우면서 지구와 비슷한 형태를 가진 슈퍼지구를 발견했다. 생명체 존재 가능성도 어느 때보다 큰 것으로 예측돼 주목받고 있다. 독일 괴팅겐대, 영국 런던 퀸스메리대, 스페인 안달루시아 천체물리학연구소, 미국 캘리포니아 산타크루즈대(UCSC), 카네기 과학연구소, 칠레 산티아고 국립대, 스위스 베른대, 호주 뉴사우스웨일즈대 등으로 구성된 국제공동연구팀은 지구에서 약 11광년 떨어져 있는 적색왜성 ‘글리제 887’주변을 돌고 있는 슈퍼지구(Super-Earth) 2개를 발견했다고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 26일자에 발표했다. 연구팀은 유럽남방천문대(ESO)에서 운용하고 있는 칠레 라실라 관측소 천체망원경에 장착된 ‘초정밀 시선속도 행성추적기’(HARPS)를 이용해 글리제 887을 관측했다. 별(항성)이 지구에 가까워지거나 멀어지면 도플러 효과에 의해 파장이 짧아지거나 길어지는데 이를 이용해 별의 이동속도를 측정한다. 그런데 항성 주변에 행성이 돌고 있는 경우 별은 행성의 공전주기에 따라 조금씩 흔들리는데 이 미세한 변동을 측정하는 장치가 HARPS이다.태양계와 가장 가까운 곳에 위치한 글리제 887는 태양보다 크기와 밝기는 절반에 불과한 적색왜성이다. 연구팀의 관측결과 글리제 887을 공전하는 2개의 슈퍼지구를 발견된 것이다. 글리제 887b와 글리제 887c로 이름붙여진 이들 슈퍼지구는 지구보다 약간 큰 편이지만 공전속도가 각각 9.3일과 21.8일로 수성보다 빠르게 별 주위를 도는 것으로 확인됐다. 지구보다 약간 큰 편이지만 지구와 똑같은 바위형 행성으로 중력이 강해 대기가 안정적이고 지각운동도 활발해서 생명체가 탄생하기 유리한 조건을 갖추고 있는 것으로 확인됐다. 이들 슈퍼지구는 적색왜성과 적당한 거리를 유지하면서 돌고 있어 너무 뜨겁지도 차갑지도 않은 ‘골디락스 존’에 위치해 있는 것으로도 확인됐다. 특히 글리제 887c의 행성표면 온도는 섭씨 70도 정도로 액체상태의 물이 존재하는 것으로도 확인돼면서 생명체가 존재할 가능성이 지금까지 관측된 지구형태의 외계행성들보다 높은 것으로 연구팀은 보고 있다. 더군다나 적색왜성인 글리제 887은 안정적이기 때문에 강한 플레어가 발생하지 않아 행성의 대기를 쓸어버릴 가능성이 적다는 점도 생명체 존재 가능성을 높여주고 있다. 산드라 예퍼스 괴팅겐대 천체물리학 교수는 “이번에 발견된 슈퍼지구들은 태양계 바깥 외계에서 생명체를 발견할 가능성이 가장 큰 행성으로 추정되며 추가적으로 안정적인 슈퍼지구 한 개 정도를 더 발견할 수도 있을 것”이라며 “이들 슈퍼지구는 허블우주망원경을 대체하게 될 제임스 웹 우주망원경이 집중적으로 관찰하게 될 대상”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr