스페이스오페라 강연 3탄 외계행성, 태양계 너머의 세계
태양계는 항성의 태양 주위를 도는 행성들로 구성되어 있다. 지구를 포함해 모두 8개의 행성이 태양을 중심으로 돌고 있는 것이다. 그렇다면 태양계 밖에도 과연 항성과 행성이 존재하는 것일까.이런 궁금증을 해소하려면 태양계 밖으로 나가 어떤 항성이나 행성이 있는지를 확인하는 것이 가장 좋지만 현재의 과학기술로는 아직도 갈 길이 멀다.그러나 다행히 인류는 천체망원경이라는 도구를 통해 태양계 바깥의 외계 항성과 행성을 관측할 수 있는 방법을 개발했다. 그리고 이를 통해 외계 항성과 행성의 환경이 어떤지를 파악하는 방법도 알아보기 시작했다.
세 번째 스페이스 오페라 공연에서는 외계 항성과 행성의 정체와 그 관측 방법에 대해 알 수 있는 내용으로 구성되었다.☜카오스 재단
17일 온라인에서 열린 스페이스오페라 3차 강연은 이 같은 우주 항성과 행성의 정체와 이들의 관측 방법에 대해 알아보는 내용이다.과학의 대중화를 목표로 설립된 카오스재단이 주최한 이번 행사는 태양계를 시작으로 행성 은하 등 우주와 관련된 모든 것을 전문가들의 다양한 시각으로 바라보자는 취지에서 마련됐다.
다양한 원리와 방식의 외계 행성 탐사법
외계 행성, 태양계 너머의 세계라는 주제로 3차 강연을 한 서울대 지구과학교육과 권우진 교수는 외계 행성에 대해 태양계 밖에 있는 외계 항성을 공전하는 행성을 가리키는 것이라고 소개했다.외계에 있는 태양과 비슷한 항성 주위를 도는 외계 행성으로 처음 확인된 것은 1995년 발표된 ‘페가수스자리 51번 항성(51 Pegasi)’ 주위를 도는 행성이다. 이후 외계행성의 탐색관측 연구가 국제적으로 활발히 진행돼 수천 개의 외계행성이 발견됐다.지금까지 알려진 외계행성 탐사방법은 시선속도측정법(Radial Velocity)△성면횡단 관측법(Transit)△미세중력렌즈(Microlensing)△직접촬영법(Direct Imaging) 등 네 가지다.
외계 행성이란 태양계 바깥 바깥의 외계에 있는 항성을 공전하는 행성을 가리킨다 ☜ 카오스 재단
시선속도 측정법이란 항성이 행성과 반대 방향으로 움직일 때 관측되는 속도로 이를 분광장치로 측정해 중력작용을 하는 행성이 주변에 존재하는지 확인하는 방식이다.한편 성면 횡단 관측법이란 행성이 항성 앞을 지날 때 항성에서 나오는 강한 빛이 줄어듦으로써 외계 행성을 찾아내는 방식이다.또 세 번째 방법인 미세중력렌즈는 두 항성이 일직선상에 있을 때 앞쪽 항성의 중력장에 의해 뒤쪽 항성의 빛이 휘어져 전달되는 효과를 이용해 행성의 존재를 파악하는 방법으로 사용되고 있다.
새로운 전파 망원경에 의한 원시 행성 탄생 과정 추적
권 교수의 설명에 따르면 현재까지 확인된 외계행성의 숫자는 2021년 1월 8일 기준으로 4324개인 것으로 나타났다. 그리고 외계행성이 공전하고 있는 외계항성의 숫자도 3,209개로 밝혀졌다.’외계 행성 헌터’라는 별명을 갖고 있던 ‘케플러 망원경(Kepler Telescope)’이 활약하기 전까지 천문학자들은 태양계 밖에서 외계 행성이 이렇게 많이 발견될 줄 몰랐다는 게 천문학계의 설명이다.그런데 케플러 망원경이 하나둘 외계행성을 찾아냈고 이제 천문학자들은 거의 모든 별이 외계행성을 거느리고 있어 그것을 찾는 일이 그리 어렵지 않다는 점을 발견했다.문제는 지금까지 케플러 망원경이 발견한 외계 행성 대부분이 주로 수백 광년이나 수천 광년 거리를 두고 떨어져 있다는 점이다. 그래서 더 가까운 거리에 있는 외계 행성을 찾기 시작했고 그 결과 케플러 망원경의 후계자인 테스(TESS) 망원경이 등장해 수광년 떨어진 외계 행성까지 찾는 성과를 거뒀다.케플러 망원경이 멀리 있는 외계 행성을 발견하고 인근 외계 행성을 발견하지 못한 이유는 테스 망원경과 관측 방법이 다르기 때문이다. 케플러 망원경은 좁고 긴 관측 방식인 반면 테스 망원경은 넓고 짧은 관측 방식이다.
원시 행성의 탄생 과정 ☜ 서울대
다시 말해 케플러 망원경은 특정 한 방향에서 멀리까지 보는 관측 방식이지만 테스 망원경은 멀리 볼 수 없는 대신 부채처럼 펼쳐진 상태에서 관측한다는 점이다. 놀라운 것은 테스망원경이 가동된 지 얼마 되지 않아 벌써 2000개의 외계행성이 발견됐다는 점이다.권 교수는 외계 행성계 생성의 기원에 대해서도 언급했다. 초기 외계 행성계의 기원을 ‘원시 행성계 원반(protoplanetary disk)’이라고 하는데, 이는 새로 탄생한 항성 주위를 둘러싼 가스나 먼지로 이루어진 회전 형태가 원반처럼 생겼기 때문에 ‘원시 행성계 원반’이라고 불린다.권 교수는 “태양계 밖에서 행성이 어떻게 생성되는지 그 과정을 관측하기 위해 세계 최대 전파망원경인 ‘알마(ALMA)’를 활용하고 있다”며 “이론적으로 추정한 만큼 행성의 기원을 알마 망원경을 통해 확인할 수 있을 것”이라고 말했다.실제로 아르마 망원경을 통해 천문학계는 아기 별 주변에 가스와 먼지로 구성된 원반이 형성되는 과정을 관측하는 데 성공했다. 또, 그 중에서 행성이 어떻게 생성되고 있는지도 확인하는 것이,