[북툰] 인포그래픽으로 보는 외계 행성

 

 

 

외계 행성은 태양계 밖의 항성을 돌고 있는 행성입니다.

이 드넓은 우주가 지독한 공간의 낭비가 아니라면

생명체가 살고 있을지도 모를 곳

어쩌면 그 중에 지적 생명체가 살고 있거나

어쩌면 먼 미래에 인류의 거주지가 되리라 기대하는 곳이 바로 외계 행성입니다.

 

오랜 천문관측 역사에 비해 외계 행성 발견 작업은

비교적 최근에 일어난 활동입니다.

그만큼 빛을 내지 않는 태양계 밖의 천체를 관측하기가 어려웠기 때문입니다.

 

그러나 관측기술의 발달과 함께

외계 행성과 외계 생명체에 대한 연구는

현대 천문학의 중요한 분야가 되고 있습니다.

 

네, 오늘은 현재까지 알려진 외계 행성에 관한 내용들,

관측 방법, 발견된 행성들, 생명체 거주조건 등을 한번 알아보겠습니다.

 

현대의 기술로 외계 행성을 확인하는 방법은 모두 6가지 입니다.

지난 영상에서 두 가지 방법을 소개드린 적이 있는데요

오늘은 여섯 가지 모두를 간략히 소개해보겠습니다.

 

 

첫 번째 횡단법

항성에서 오는 빛의 밝기가 주기적으로 약간 어두워지면

항성 주위로 행성이 공전하고 있다는 의미입니다.

여기서 중요한 것은 공전을 알려주는 '주기적'입니다.

다음 소개하는 방법들도 주기적 현상이 감지되었음을 전제로 합니다.

 

두 번째 미세 중력렌즈 현상

행성의 중력은 항상에서 오는 빛을 미세하게 휘게 만듭니다.

이 휘어짐 현상은

아인슈타인의 일반상대성이론을 증명하는 방법이기도 했습니다.

 

세 번째 위치천문학

행성 관측에는 아인슈타인뿐만 아니라 뉴턴의 역할도 큽니다.

우리는 보통 행성이 항성을 일방적으로 공전한다고 생각하기 쉽지만

실제로 행성과 항성은 공통 질량 중심을 공전하고 있습니다.

항성의 미세한 움직임이 관측된다면 그 항성은 혼자가 아니라는 의미입니다.

 

네 번째 시선 속도법

항성의 움직임을 더 분명히 확인하는 방법은 도플러 효과를 이용하는 것입니다.

항성이 우리 쪽으로 다가오면

스펙트럼 상에서 빛이 파란색을 띠고, 멀어지면 붉은색을 띱니다.

 

다섯 번째 펄서 타이밍

펄서는 방사선 광선을 방출하는 별인데

마치 등대처럼 빙글빙글 돌면서 빛을 내뿜습니다.

등대의 빛은 항성의 움직임을 더 정확히 알려주는 시계 역할을 합니다.

 

여섯 번째 직접촬영법

백문이불여일견, 역시 눈으로 보는 게 제일입니다.

그러나 밝은 항성 근처에 있는 행성을 관측하는 것은

조명탑 옆의 파리를 보는 것과 같습니다.

 

파리를 볼 확률을 높이려면 조명탑을 최대한 어둡게 해야 합니다.

예를 들어 태양을 가시광선으로 보면 목성보다 10배가 더 밝지만

적외선으로 보면 고작 100배가 더 밝습니다.

 

직접 촬영법은 아직 비중이 낮은 관측법이고

클린샷으로 사진을 찍을 수준도 아닙니다.

우리가 접하는 행성 사진들은 모두 상상도이죠.

 

 

외계 행성이 처음 발견된 때는 1989년이었지만

본격적인 발견 작업은 1995년부터 시작되었습니다.

 

그리고 2009년 케플러 위성이 발사되면서

외계행성 발견 작업은 비약적인 발전을 이루게 됩니다.

 

2014년까지 1860개의 행성이

2019년 6월까지는 4017개의 행성이 발견되었습니다.

 

승인 대기 중인 후보 행성도 3천 개가 넘는다고 합니다.

외계 지도가 빠른 속도로 만들어지고 있습니다.

 

아직까지 외계 지도는 대부분 관측이 용이한 거대 행성들로 채워지고 있습니다.

외계행성 발견 작업의 궁극적인 목표가 생명체 거주 가능성 확인이라면

아무래도 지구 크기의 행성이 더 많이 발견되어야 할 것입니다.

 

과학계에서 보는 생명체 거주 가능 조건은 크게 3가지입니다.

액체 상태의 물이 존재할 정도로 적절한 온도

적절한 중력

단단한 지표면.

 

행성이 액체 상태의 물이 존재할 정도로 적절한 온도를 유지하려면

항성과의 거리가 중요합니다.

흔히 골디락스 영역 안에 있다고 말하는 이 거리는

태양계에서는 지구와 화성까지가 해당합니다.

 

다른 항성계의 골디락스 영역은

각 항성의 크기와 특성에 따라 차이가 납니다.

 

과학자들은 물의 존재 여부에 대해 확실한 답을 내놓지 못하지만

대신 행성의 표면 온도와 표면 중력근사치는 계산할 수 있습니다.

그리고 주요 구성성분이 암석인지 가스인지도 알 수 있습니다.

 

이렇게 입수된 정보로 지구와 유사한 행성의 분포도가 그려지고 있습니다.

분포도를 한번 살펴보겠습니다.

가로축은 온도, 세로축은 중력과 밀도의 결합 정도입니다.

지구를 0의 좌표에 놓고 먼저 태양계 행성들의 유사성부터 보겠습니다.

 

금성은 중력과 밀도의 결합에 있어서 지구와 유사성이 아주 높지만

온도가 펄펄 끓어서 탈락입니다.

 

화성의 온도는 인간이 겨우 살 정도는 되겠지만

중력과 밀도가 낮습니다.

 

목성, 토성, 그 외 행성들과 위성들은

같은 태양계 식구인데도 유사성이 심하게 떨어집니다.

 

이제 외계 행성들로 넘어가 보겠습니다.

현재 발견된 외계 행성들 대부분은

태양계 식구들보다 더 열악한 조건을 가지고 있습니다.

그래도 화성보다는 지구와 유사한 행성이 14개나 있습니다.

 

그중 0점에 가장 가까운, 즉 지구와 가장 유사한 행성은

케플러-438b입니다.

온도는 지구보다 조금 낮지만 중력과 밀도는 지구와 거의 흡사하네요.

 

과연 케플러- 438b에 생명체가 존재하고 있을까요?

직접 가서 확인하기에는 너무 먼 거리에 있습니다.

 

이쯤에서 이런 질문이 나올 법합니다.

외계 생명체가 반드시 지구와 유사한 환경에 존재하란 법은 없지 않을까?

극한의 환경에서도 생명체가 탄생할 가능성이 있지 않을까?

 

네, 그러면 일단 우리의 미래 거주지를 대상에서 제외하고

모든 환경에 생명체 존재 가능성이 있다고 가정해보겠습니다.

 

만약 그 생명체가 지능과 문명을 갖추었다면

그쪽에서도 분명 외계 행성 발견 작업을 하고 있을 겁니다.

 

우리는 그들을 위해 메시지를 보낸 적이 있습니다.

우리가 보낸 네 척의 우주선에는

지구의 정보와 지구인의 인사말이 담겨있습니다.

 

호전적인 외계인에게 섣불리 우리 위치를 노출시키는 일이라

걱정할 필요는 없겠습니다.

우주선들이 태양계와 가장 가까운 항성계에 도달하는 데에도

최소 7만 년이 걸린다고 하니까요.

 

사실 우리는 이미 100여 년 전부터

우주선 보다 더 빠르고, 더 확실한 방법으로

우리 위치를 노출시켜 왔습니다.

 

텔레비전과 라디오 방송 신호는

빛의 속도로 우주공간에 퍼져 나가기 때문입니다.

 

지금까지 발견된 행성들 중 지적 생명체가 있다면

그들은 어떤 방송들을 접했을까요?

 

1922년 11월에 전파를 탄 최초의 BBC 라디오 방송은

HD39194계를 포함한 79개의 행성에 벌써 포착되었습니다.

 

1938년에 방송된 라디오 드라마 '우주전쟁'은

처녀자리계와 돗자리 델타성 등 72개의 행성에 전달되었습니다.

그들에게 지구침략의 아이디어를 공짜로 제공한 건 아닌지 모르겠습니다.

 

1961년 4월 인류 최초의 우주비행 소식

1966년 9월 스타트렉 방영

1969년 7월 달 착륙 소식은 57개의 행성에 전달되었습니다.

 

특히 스타트렉의 워프 기술을 보고 무척 긴장했을 것 같습니다.

아니면 가장 가까운 6개 행성은 한류 팬이 되었을지 모릅니다.

지구촌을 접수했던 대장금의 인기가

우주까지 통하지 않으리라 장담할 수 없습니다.

 

만약 그쪽 팬들이 방송을 보고 곧바로 출발했다면

10년 쯤 뒤에 지구에 도착하겠네요.

 

마지막을 좀 장난스럽게 마무리했지만

저 역시 외계 생명체의 존재를 확인하는 날을 학수고대하고 있는 사람입니다.

 

비록 지적 생명체가 아니라 미생물 수준의 존재가 발견된다 해도

그것은 우리가 우주에서 혼자가 아니라는 증거가 될 것입니다.

 

우리도 38억 년 생명의 역사에서

처음 30억 년은 단세포 생물 형태로 살아왔으니까요.