생명체 존재 가능한 '제2의 지구' 발견 - 우리 은하에 이런 행성이 수백억개 존재.

[성충정]

생명체 존재 가능한 '제2의 지구' 발견 - 우리 은하에 이런 행성이 수백억개 존재



"지구와 비슷한 '골디락스' 행성에 생명체 살 확률100%" : 중심별(항성)로부터 너무 멀지도 가깝지도 않아 생명체가 살기에 알맞은 ‘골디락스 영역(Goldilocks Zone).




지구로부터 20광년 떨어진‘글리제 581g’  가상도.(미 국립과학재단 제공)




태양계와 매우 가까운 곳에서 지구와 비슷한 조건을 가진 행성이 발견돼 세계 천문학계가 흥분에 휩싸였다.

태양계 밖에서 생명체가 존재하기에 적당한 조건을 갖춘 '또 다른 지구' 글리제(Gliese) 581g가 발견됐다.

<사이언스> 인터넷판은 30일 캘리포니아대학 산타크루즈 분교와 카네기과학재단 연구진이 “지구로부터 약 20광년(120조 마일) 떨어진 천칭자리에서 지구와 매우 흡사한 자연환경을 갖는 행성 ‘글리제581g’(Glises581g)을 발견했다”고 보도했다.

미국 캘리포니아대 산타크루즈 분교 연구진은 지구로부터 20광년(약 193조㎞) 떨어진 항성 글리제 581 주위를 돌고 있는 글리제 581g가 물이 존재하기에 적합한 환경을 갖추고 있는 것으로 보인다고 천체물리학 저널 최신호에 발표하고, 29일 미국 워싱턴에서 기자회견을 열었다. 물이 확인되면 생명체가 존재할 가능성이 있는 최초의 행성이자 지구와 가장 닮은 외부 행성이 된다.

공전주기가 37일인 글리제 581g는 항성과 적절한 거리에 있어 너무 뜨겁지도 차갑지도 않은 '골디락스 존'에 위치, 평균 온도는 -31에서 -12도 정도일 것으로 추정된다. 연구진은 밀도, 성분, 대기에 대해서는 불확실하다고 밝혔는데, 질량은 지구의 3~4배로, 행성이 지구와 같은 암석질이라면 지름이 지구의 1.2~1.4배에 달할 것이라고 말했다. 또 대기를 붙잡아 두기에 충분한 중력도 존재해 사람이 똑바로 서서 걸을 수도 있다고 덧붙였다.연구진은 "지금까지 400개가 넘는 외부행성들이 발견됐으나 대부분 거대한 가스행성이거나 생명체가 살 수 없는 조건이었는데, 글리제 581g의 환경은 어떤 행성보다 지구와 비슷하다"고 밝혔다.

이어서..

중심별(항성)로부터 너무 멀지도 가깝지도 않아 생명체가 살기에 알맞은 이른바 ‘골디락스 영역(Goldilocks Zone)’에서 지구와 비슷한 환경의 이 행성은 지구로부터 약 20광년 떨어진 천칭자리의 적색왜성 ‘글리제 581’ 주위에서 발견된 행성으로 이행성 ‘글리제 581g’가 액체 상태의 물이 존재하기에 매우 적합한 거리에 있음을 확인했다고 천체물리학 저널 최신호에 발표했다.

이 행성에 물이 있다는 것이 확인되면 지금껏 발견된 것 가운데 생명체가 존재할 가능성이 있는 최초의 행성이 된다. 과학계에서는 지구와 환경이 비슷한 이 행성을 ‘제2의 지구’로 부를 수 있을 것이라는 기대감 섞인 관측이 나오고 있다.

연구진은 지난 11년간 하와이 케크 천문대에서 첨단 기술과 재래식 우주 망원경을 모두 사용해 관찰한 결과 이런 성과를 얻었다면서 “관찰 대상 항성의 수가 적은 데 비해 이처럼 빠른 시간 안에, 이처럼 가까운 거리에서 골디락스 행성을 발견했다는 것은 이런 행성이 매우 흔하다는 것을 의미한다”고 말했다.

37일 주기로 공전하는 글리제 581g는 질량이 지구의 3~4배 정도다. 과학자들은 질량으로 미뤄 이 행성이 고체 표면의 암석으로 이루어져 있으며, 대기를 붙잡아 두기에 충분한 질량을 갖고 있는 것으로 보고 있다.

연구진은 이번 연구를 통해 글리제 581 주변에서 581g 외에도 581c와 581d 등 두 개의 행성을 새로 발견했다. 581g 이전에 발견된 이들 행성에도 생명체가 존재할 가능성이 있는 것으로 관측돼 행성 연구자들을 설레게 했다.

그러나 행성 581c는 골디락스 영역의 뜨거운 쪽에, 581d는 추운 쪽에 위치해 있어 물의 존재 가능성이 의심스러웠던 반면, 581g의 표면 온도는 섭씨 영하 32도~영하 12도 정도일 것으로 추정되고 있다.

학자들은 행성 581g가 중심별 쪽으로 항상 같은 면을 향하고 있기 때문에 중심별을 향하는 쪽은 매우 뜨겁고 반대편은 꽁꽁 얼어있을 것으로 보고 있다. 따라서 이 행성에서 생명체가 살만한 곳은 ‘명암경계선’으로 불리는 양지와 음지의 중간지대가 될 것이라고 지적했다.

연구진은 이 행성의 성분이 지구와 같은 암석질이라면 지름은 지구의 1.2~1.4배일 것이며, 표면의 중력은 지구와 비슷하거나 약간 큰 정도여서 사람이 쉽게 똑바로 서서 걸을 수 있을 것이라고 밝혔다. 이들은 골디락스 행성이 이처럼 빨리 가까운 거리에서 발견된 것으로 미뤄 이런 종류의 행성이 전체 행성의 10~20%에 달할 것이며, 우리 은하 안에 이런 행성이 수백억개는 될 것이라고 추정했다.

★ 현재까지 발견된 슈퍼지구

GJ1214b의 발견 당시 언론들은 슈퍼지구라는 말을 사용했다. 엄밀히 말하면 슈퍼지구란 지구와 같은 암석 형태의 행성 가운데 지구보다 질량이 큰 행성을 말할 뿐 생명체의 존재여부와 직접적인 관련은 없는 용어다.

하지만 생명체의 존재 가능성을 만족시키는 여러 요건, 즉 암석 형태의 행성과 높은 질량으로 인한 지각활동 등을 갖추고 있기 때문에 이 같은 명칭을 붙인 것으로 볼 수 있다. 특히 지구보다 질량이 커서 지각운동이 활발한 행성이라면 생명체의 존재 가능성도 그만큼 높다고 할 수 있다.

지금까지 발견된 슈퍼지구는 총 30여 개에 달한다. 처음 발견된 것은 지난 2005년 에 우헤니오 리베라 연구팀에 의해서다. 글리제 581이라는 적색왜성 주변에서 발견된 글리제 876d는 지구 대비 7.5배 정도의 질량을 가지고 있으며, 지구에서는 15광년 떨어져 있다. 액체 형태의 물이 존재할 가능성도 있다. 다만 항성과의 거리가 너무 짧아 생명체 거주 가능성에 대해서는 논란이 있다.

지난 2006년에는 지구 질량의 5.5배인 OGLE-2005-BLG-390Lb와 10배인 HD69830b가 발견됐다. 그리고 2007년 4월에는 생태권 내에서 처음으로 슈퍼지구가 발견됐다. 생태권이란 행성 표면에 액체상태의 물이 존재할 만큼 알맞은 거리를 말하는데, 글리제 581 주변에 있는 글리제 581c와 글리 581d가 바로 그것이다.

글리제 581c의 질량은 지구의 5배, 항성과의 거리는 0.073AU다. AU는 지구에서 태양까지의 거리를 나타내는 천문단위로 약 1.496×1011m다. 글리제 581d의 질량은 지구의 7.7배, 항성과의 거리는 0.22AU다. 이 가운데 글리제 581d가 좀 더 생명체 거주 가능성이 높은 것으로 추정되고 있다.

2008년에는 현재까지 발견된 것 가운데 가장 작은 슈퍼지구인 MOA-2007-BLG- 192Lb가 발견됐다. 이 행성의 질량은 지구의 3.3배며, 갈색왜성 주변을 돌고 있다. 갈색왜성이란 수소핵융합반응이 일어나지 않아 진홍색과 갈색 사이의 약한 빛을 내는 것을 말한다.

같은 해 6월에는 태양보다 질량이 약간 작은 항성 HD40307 주변에서 3개의 슈퍼지구 가 발견됐다. 이들의 질량은 각각 지구의 4.2배, 6.7배, 9.4배다. 또한 HD181433 주변에서도 지구 질량의 7.5배인 슈퍼지구가 발견됐다.

지난해 2월에는 질량이 지구의 4.8배이고 공전주기가 0.853일인 슈퍼지구 COROT-7b의 발견이 발표됐다. 밀도를 추측해본 결과 이 행성은 태양계 내의 수성·금성·지구·화성과 마찬가지로 규산염 광물을 암석 형태로 보유하고 있는 것으로 드러났다.








글리제 581 c : 지구 대비 7.5배 정도의 질량을 가지고 있으며, 지구에서는 15광년 떨어져 있다.



OGLE-2005-BLG-390Lb : 지구 질량의 5.5배




HD69830b : 지구 질량의 10배





MOA-2007-BLG-192 : 이 행성의 질량은 지구의 3.3배며, 갈색왜성 주변을 돌고 있다.




★ 슈퍼지구를 관측하는 방법


슈퍼지구는 지구에서 수십 광년 이상 떨어진 곳에 있다. 이 같은 상황에서 어떻게 질량, 대기, 그리고 지질성분을 알아낼 수 있을까. 사실 슈퍼지구에 관련된 데이터는 실측이 아니라 천문학적 관찰에 의한 추측에서 나온다.

슈퍼지구와 같이 상대적으로 질량이 작은 암석 형태의 행성을 찾기 위해서는 중력렌즈 관측법이 가장 유용하다. 중력렌즈관측법은 항성과 행성의 중력이 볼록렌즈처럼 작용해 주변 빛을 휘게 만드는 현상을 이용한 것으로 행성의 크기, 항성과의 거리, 그리고 공전주기 등을 계산할 수 있다.

얼핏 항성은 가만히 있고 행성만 그 주변을 돌 것 같지만 항성도 행성의 중력으로 약간씩 움직이고 있다. 이렇게 항성이나 행성을 옮길 정도의 중력이 작용하면 빛도 휘어지는 것이다.

물론 다른 방법도 있다. 시선속도측정법이나 행성횡단관측법이 바로 그것. 이들 관측법은 행성의 질량과 크기는 행성의 신호에 비례한다는 점을 이용한다. 가령 질량이 100배 작아지면 신호도 100배가 약해지는 것. 따라서 질량과 크기가 큰 가스 형태의 행성을 발견하는 데 유용하지만 작은 암석 형태의 행성은 쉽게 발견할 수 없다.

중력렌즈관측법에서는 질량이 100배 작아져도 신호의 세기는 10배 정도만 줄어든다. 질량이 지구의 10분의 1에 불과한 화성조차도 엄연히 중력렌즈 효과를 낼 정도다. 따라서 질량과 크기가 작은 행성을 관찰하는 데는 중력 렌즈관측법이 유용한 것이다.

행성의 대기 조성물은 항성 앞을 행성이 지나갈 때 분광기를 이용해 관측·분석한다. 또한 행성이 항성 뒤로 돌아가는 2차 통과를 통해 행성에서 방출되는 적외선 복사를 감지할 수 있다. 적외선 관측을 하면 행성의 표면 온도가 어떤지 알 수 있다.

행성의 질량은 일단 추정치로 얻은 항성의 질량을 토대로 계산한다. 즉 천문학적 관측을 통해 얻은 항성과 행성의 공동 질량중심을 구해 항성과 행성 간의 질량비를 구하는 것. 질량중심이란 질량을 가진 모든 입자의 평균적인 위치. 이렇게 얻은 질량을 항성의 크기와 견주어 밀도를 추산한다.

사실 슈퍼지구와 같은 암석 형태의 행성 이외에도 이런저런 외계행성은 2009년 12월 18일까지 총 415개가 발견된 상태다. 하지만 우주에 존재하는 약 1022조[1022 X 1조(10의12승)]개의 항성 가운데 10% 정도가 행성을 하나 이상 보유하고 있다는 추측을 감안해본다면 인간이 발견한 것은 그야말로 새 발의 피에 불과한 것이다.








우리은하계(지름 10만광년)내 태양계 위치