인류의 계속된 우주 탐사, 지구와 닮은 행성
[기고]
박규상 / 교무종감, 진주도장
인류는 과학의 발달에 발맞춰 미시세계로의 탐구와 함께 우주로 눈을 돌려 지구와 비슷한 행성을 찾으려는 노력을 해왔다. 그 결과 우리가 사는 지구가 있는 태양계에서부터 우리 은하 바깥까지의 탐사를 통해 지구와 닮은 여러 행성을 찾았다. 지금까지 밝혀진 지구와 닮은 행성에 대해 알아보겠다.
항성 (fixed star, 恒星)
핵융합 반응을 통해서 스스로 빛을 내는 고온의 천체이며, 대표적인 것으로는 태양을 들 수 있다. 우리 은하 내에는 항성이 1000억 개 정도 있으리라 추정되고, 대우주 안에는 은하계와 같이 고립된 외부은하가 1000억 개 가량 있으리라 예상된다.
행성 (planet, 行星)
항성 주위를 도는 스스로 빛을 내지 못하는 천체의 한 부류로, 질량이 충분하여 구형의 형태를 유지해야 하고 다른 행성의 위성이 아니어야 하며, 궤도 주변의 다른 천체는 배제되어야 한다. 태양계 안에는 8개의 행성이 존재하고 태양계 밖에도 행성이 존재한다.
미 항공우주국 NASA가 지구와 비슷한 행성을 찾아냈다. 지구처럼 항성恒星 주위를 공전하는가 하면 적당한 에너지도 받고 있기 때문에 생명체 태동의 필수적인 요소인 물이 존재할 가능성도 높은 것으로 보고 있다. 지난 2015년 7월 23일 나사(미 항공우주국)는 지구로부터 1400광년(약 1경 3254조㎞) 떨어진 우주공간에서 ‘제2의 지구’를 발견했다고 발표했다. 이름은 케플러-452b. 항성 케플러-452 주변을 도는 행성이다. 크기는 지구의 1.6배 정도 되어 보이며 태양과 비슷하지만 조금 더 오래된 항성 주위를 공전하고 있다고 전했다. 이 행성의 궤도가 지구와 비슷하며, 주기도 385일로 비슷하기 때문에 지표면에 물이 존재할 가능성 역시 큰 것으로 보고 있다. 탐사팀이 발견한 새 행성은 지구보다 질량은 5배, 중력은 2배 크며, 대기층이 두꺼우며 화산활동이 활발할 것으로 예상하고 있다.
지금 까지 케플러 망원경, 지구의 여러 고성능 망원경으로 외계 행성을 많이 발견했으나 이렇게 지구와 비슷한 환경을 가진 행성을 발견한 것은 처음이라고 한다.
캐플러 망원경 나사는 지난 2009년 태양계 외부에 생명체가 살 수 있을 정도로 지구와 유사한 환경 및 크기를 가진 행성이 있는지를 관찰하기 위해 ‘케플러 미션’을 시작했다. 나사는 탐사를 위해 델타-2 로켓에 17세기 독일 천문학자 요하네스 케플러의 이름을 딴 지름 2.7m, 길이 4.7m의 케플러 우주망원경을 실어 발사했다. 이후 나사는 케플러 우주망원경이 포착한 ‘제2의 지구’ 후보들에 케플러란 이름을 앞에 붙이고 뒤에 숫자를 붙여 표기하고 있다. 예를 들어 케플러-452b란 태양계와 흡사한 ‘케플러-452계’에 속하는 행성 b라는 의미다.
캐플러(1571~1630) 독일의 천문학자. 《신新천문학》에서 행성의 운동에 관한 제1법칙인 ‘타원궤도의 법칙’과 제2법칙인 ‘면적속도 일정의 법칙’을 발표하여 코페르니쿠스의 지동설을 수정·발전시켰다. 그 뒤 《우주의 조화》에 행성운동의 제3법칙을 발표하였다.
케플러-452는 G2형 항성(태양과 비슷한 항성을 뜻함)으로 백조자리 부근에 위치하여 태양보다 20% 더 밝고 직경도 10% 더 크다. 태양은 탄생한지 46억년이 되었지만 케플러-452는 60억년 정도라고 한다, 케플러-452b는 케플러-452의 행성 중에는 가장 작지만 지구보다 60% 더 크다. 이토록 지구 크기에 가까우면서 거주 가능 구역에 위치한 행성은 없었다. 궤도 또한 385일을 한 주기로 하여 지구보다(365일) 5% 더 길 뿐이다.
케플러-22b는 모항성인 케플러-22를 공전하는 지구형 행성으로 지구보다 2.5배 정도 큰 행성이다. 케플러-22b의 특징은 너무 뜨겁지도 춥지도 않아 생명체가 거주하기 적당한 골디락스Goldilocks 존 영역에서 발견된 첫 행성이라는 점이다. 골디락스 존은 태양과 같은 중심별(항성)로부터 적절한 거리에 위치해 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 생명체 거주 가능 구역을 말한다. 예를 들어 태양이라는 항성에서 지구는 수성처럼 너무 가까워 뜨겁지도, 해왕성처럼 너무 멀어 춥지도 않은 적당한 거리에 위치하고 있어 물이 액체 상태로 존재할 수 있다. 생명이 탄생하는데 있어 물의 존재는 거의 절대적이다. 당시 케플러 망원경이 골디락스 존에 위치한 지구형 행성을 찾은 것은 처음이라 꽤 화제가 되었다.
케플러 22b의 모母항성인 케플러-22는 태양과 동일한 G형 주계열성(태양과 비슷한 계열의 항성)이며 지구로부터 600광년 떨어져 있다. 우주를 기준으로 보면 가까운 거리이지만 우리 관점에서는 전혀 가까운 거리가 아니다. 케플러 22b의 공전주기는 290일 정도로 지구와 아주 비슷하다. 이는 지구보다 더 모항성에 가까이 공전하기 때문이다. 하지만 모항성인 케플러-22는 태양보다 더 어둡기 때문에 실제 케플러 22B가 받는 에너지는 지구와 비슷한 정도이다. 예상 표면 온도는 섭씨 22도 정도로 대기권에 구름이 형성되어 있을 것이며 생명체가 살기 적합할 것이라 NASA는 추정하고 있다.
일부에서는 케플러-22b가 지구와 같은 암석형 행성이 아닌 바다로만 이루어진 행성일 가능성도 높다는 의견이 있다. 만약 그 말이 사실이라면 직접 가서 보는 케플러-22b는 영화 〈인터스텔라〉에 등장하는 물 행성과 비슷할 것이다. 케플러-22b가 정말로 사람이 살 수 있을지 또는 물로만 이루어진 행성일지는 먼 미래 이 행성을 직접 탐사할 수 있는 날이 오면 알게 될 것이다.
케플러-186f는 생명거주가능 구역에 위치한 지구 크기의 외계행성으로는 제일 처음 알려진 행성이다. 케플러 우주 망원경에 의해 발견된 이 행성은 백조자리에 위치하며 500광년 떨어진 희미한 항성 주위를 돌고 있다(질량과 크기가 태양의 반 정도). 이를 M형 왜성(분광 스펙트럼 상에서 M형에 위치하는 저온의 적색 왜성)이라 부르며 우리 은하의 70%가 이에 해당한다. 케플러 186f 는 이 M형 왜성 주위를 130일 주기, 5천3백만 킬로미터 거리에서 공전하고 있다. 거리는 태양 - 수성의 거리와 비슷하다. 거리가 꽤 가까운 편이지만 항성의 크기가 작고 빛, 온도가 희미하기 때문에 충분히 생명거주가능 구역에 들어 갈 수 있다. 또 케플러 186f 이외에 더 가까운 곳에 위치한 4개의 행성이 더 발견되었는데 모두 지구보다 더 큰 행성들이다. 케플러-186f의 구성성분은 지구와 비슷한 암석질의 행성이며 대기를 가지고 있을 가능성이 높은 것으로 추정된다.
지금까지 밝혀진 행성들 이외에도 여전히 과학계는 새롭게 생명체가 거주할 수 있는 행성의 발견에 관심을 갖고 이를 찾기 위해 노력하고 있다.(감수 / 본부 김영현)
<참고도서〉
『빛의 물리학』, EBS 다큐프라임 빛의 물리학 제작팀, 2014년 5월
‘조선일보’ 신문 기사 참조, 2015년 7월 24일
인류는 과학의 발달에 발맞춰 미시세계로의 탐구와 함께 우주로 눈을 돌려 지구와 비슷한 행성을 찾으려는 노력을 해왔다. 그 결과 우리가 사는 지구가 있는 태양계에서부터 우리 은하 바깥까지의 탐사를 통해 지구와 닮은 여러 행성을 찾았다. 지금까지 밝혀진 지구와 닮은 행성에 대해 알아보겠다.
항성 (fixed star, 恒星)
핵융합 반응을 통해서 스스로 빛을 내는 고온의 천체이며, 대표적인 것으로는 태양을 들 수 있다. 우리 은하 내에는 항성이 1000억 개 정도 있으리라 추정되고, 대우주 안에는 은하계와 같이 고립된 외부은하가 1000억 개 가량 있으리라 예상된다.
행성 (planet, 行星)
항성 주위를 도는 스스로 빛을 내지 못하는 천체의 한 부류로, 질량이 충분하여 구형의 형태를 유지해야 하고 다른 행성의 위성이 아니어야 하며, 궤도 주변의 다른 천체는 배제되어야 한다. 태양계 안에는 8개의 행성이 존재하고 태양계 밖에도 행성이 존재한다.
미 항공 우주국, 드디어 지구와 닮은 행성 발견 케플러-452b
미 항공우주국 NASA가 지구와 비슷한 행성을 찾아냈다. 지구처럼 항성恒星 주위를 공전하는가 하면 적당한 에너지도 받고 있기 때문에 생명체 태동의 필수적인 요소인 물이 존재할 가능성도 높은 것으로 보고 있다. 지난 2015년 7월 23일 나사(미 항공우주국)는 지구로부터 1400광년(약 1경 3254조㎞) 떨어진 우주공간에서 ‘제2의 지구’를 발견했다고 발표했다. 이름은 케플러-452b. 항성 케플러-452 주변을 도는 행성이다. 크기는 지구의 1.6배 정도 되어 보이며 태양과 비슷하지만 조금 더 오래된 항성 주위를 공전하고 있다고 전했다. 이 행성의 궤도가 지구와 비슷하며, 주기도 385일로 비슷하기 때문에 지표면에 물이 존재할 가능성 역시 큰 것으로 보고 있다. 탐사팀이 발견한 새 행성은 지구보다 질량은 5배, 중력은 2배 크며, 대기층이 두꺼우며 화산활동이 활발할 것으로 예상하고 있다.
지금 까지 케플러 망원경, 지구의 여러 고성능 망원경으로 외계 행성을 많이 발견했으나 이렇게 지구와 비슷한 환경을 가진 행성을 발견한 것은 처음이라고 한다.
캐플러 망원경 나사는 지난 2009년 태양계 외부에 생명체가 살 수 있을 정도로 지구와 유사한 환경 및 크기를 가진 행성이 있는지를 관찰하기 위해 ‘케플러 미션’을 시작했다. 나사는 탐사를 위해 델타-2 로켓에 17세기 독일 천문학자 요하네스 케플러의 이름을 딴 지름 2.7m, 길이 4.7m의 케플러 우주망원경을 실어 발사했다. 이후 나사는 케플러 우주망원경이 포착한 ‘제2의 지구’ 후보들에 케플러란 이름을 앞에 붙이고 뒤에 숫자를 붙여 표기하고 있다. 예를 들어 케플러-452b란 태양계와 흡사한 ‘케플러-452계’에 속하는 행성 b라는 의미다.
캐플러(1571~1630) 독일의 천문학자. 《신新천문학》에서 행성의 운동에 관한 제1법칙인 ‘타원궤도의 법칙’과 제2법칙인 ‘면적속도 일정의 법칙’을 발표하여 코페르니쿠스의 지동설을 수정·발전시켰다. 그 뒤 《우주의 조화》에 행성운동의 제3법칙을 발표하였다.
케플러-452는 G2형 항성(태양과 비슷한 항성을 뜻함)으로 백조자리 부근에 위치하여 태양보다 20% 더 밝고 직경도 10% 더 크다. 태양은 탄생한지 46억년이 되었지만 케플러-452는 60억년 정도라고 한다, 케플러-452b는 케플러-452의 행성 중에는 가장 작지만 지구보다 60% 더 크다. 이토록 지구 크기에 가까우면서 거주 가능 구역에 위치한 행성은 없었다. 궤도 또한 385일을 한 주기로 하여 지구보다(365일) 5% 더 길 뿐이다.
주계열성主系列星(main sequence star)
주계열에 속하는 별이다. 지름과 질량이 태양과 비슷한 왜성矮星으로, 별의 중심부에서 일어나는 수소 핵융합 반응으로 빛을 내며, 질량이 클수록 표면 온도가 높고 더 밝아진다. 표면의 온도에 따른 분광 스펙트럼의 결과에 따라 항성을 분류하는데 O, B, A, F, G, K, M으로 나뉜다. 이것들은 각각 스펙트럼의 기호로서 O에서 M으로 갈수록 별의 온도가 낮아진다.왜성 (dwarf star, 矮星)
항성진화단계에서 거성巨星 또는 초거성超巨星에 대응하여 사용하는 천문학 용어이다. 항성으로서 청년기, 장년기의 별이다. 태양도 왜성의 하나이며, 우주에 있는 항성은 왜성 쪽이 압도적으로 많다. 비교적 온도가 낮고 반지름이 작은 분광형 F, G, K, M인 별들만을 가리키기도 한다.지구형 행성 최초 발견, 케플러-22b
케플러-22b는 모항성인 케플러-22를 공전하는 지구형 행성으로 지구보다 2.5배 정도 큰 행성이다. 케플러-22b의 특징은 너무 뜨겁지도 춥지도 않아 생명체가 거주하기 적당한 골디락스Goldilocks 존 영역에서 발견된 첫 행성이라는 점이다. 골디락스 존은 태양과 같은 중심별(항성)로부터 적절한 거리에 위치해 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 생명체 거주 가능 구역을 말한다. 예를 들어 태양이라는 항성에서 지구는 수성처럼 너무 가까워 뜨겁지도, 해왕성처럼 너무 멀어 춥지도 않은 적당한 거리에 위치하고 있어 물이 액체 상태로 존재할 수 있다. 생명이 탄생하는데 있어 물의 존재는 거의 절대적이다. 당시 케플러 망원경이 골디락스 존에 위치한 지구형 행성을 찾은 것은 처음이라 꽤 화제가 되었다.
케플러 22b의 모母항성인 케플러-22는 태양과 동일한 G형 주계열성(태양과 비슷한 계열의 항성)이며 지구로부터 600광년 떨어져 있다. 우주를 기준으로 보면 가까운 거리이지만 우리 관점에서는 전혀 가까운 거리가 아니다. 케플러 22b의 공전주기는 290일 정도로 지구와 아주 비슷하다. 이는 지구보다 더 모항성에 가까이 공전하기 때문이다. 하지만 모항성인 케플러-22는 태양보다 더 어둡기 때문에 실제 케플러 22B가 받는 에너지는 지구와 비슷한 정도이다. 예상 표면 온도는 섭씨 22도 정도로 대기권에 구름이 형성되어 있을 것이며 생명체가 살기 적합할 것이라 NASA는 추정하고 있다.
일부에서는 케플러-22b가 지구와 같은 암석형 행성이 아닌 바다로만 이루어진 행성일 가능성도 높다는 의견이 있다. 만약 그 말이 사실이라면 직접 가서 보는 케플러-22b는 영화 〈인터스텔라〉에 등장하는 물 행성과 비슷할 것이다. 케플러-22b가 정말로 사람이 살 수 있을지 또는 물로만 이루어진 행성일지는 먼 미래 이 행성을 직접 탐사할 수 있는 날이 오면 알게 될 것이다.
케플러-186f
케플러-186f는 생명거주가능 구역에 위치한 지구 크기의 외계행성으로는 제일 처음 알려진 행성이다. 케플러 우주 망원경에 의해 발견된 이 행성은 백조자리에 위치하며 500광년 떨어진 희미한 항성 주위를 돌고 있다(질량과 크기가 태양의 반 정도). 이를 M형 왜성(분광 스펙트럼 상에서 M형에 위치하는 저온의 적색 왜성)이라 부르며 우리 은하의 70%가 이에 해당한다. 케플러 186f 는 이 M형 왜성 주위를 130일 주기, 5천3백만 킬로미터 거리에서 공전하고 있다. 거리는 태양 - 수성의 거리와 비슷하다. 거리가 꽤 가까운 편이지만 항성의 크기가 작고 빛, 온도가 희미하기 때문에 충분히 생명거주가능 구역에 들어 갈 수 있다. 또 케플러 186f 이외에 더 가까운 곳에 위치한 4개의 행성이 더 발견되었는데 모두 지구보다 더 큰 행성들이다. 케플러-186f의 구성성분은 지구와 비슷한 암석질의 행성이며 대기를 가지고 있을 가능성이 높은 것으로 추정된다.
지금까지 밝혀진 행성들 이외에도 여전히 과학계는 새롭게 생명체가 거주할 수 있는 행성의 발견에 관심을 갖고 이를 찾기 위해 노력하고 있다.(감수 / 본부 김영현)
<참고도서〉
『빛의 물리학』, EBS 다큐프라임 빛의 물리학 제작팀, 2014년 5월
‘조선일보’ 신문 기사 참조, 2015년 7월 24일
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