태양 근처 공전하는 생명체 친화적인 슈퍼지구(Super-Earth) 발견
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2025-02-17 11:31:11
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- 지금까지 거주 가능 영역에 있는 슈퍼지구 포함 외계 행성 5,600개 이상 발견
- 모든 잠재적인 교란 효과와 오염을 배제하고자 수년간 데이터를 분석
- 이번 HD 20794는 지구 질량의 약 6배인 이 외계 행성은 지구에서 불과 20광년 떨어져 있다.
- 단 20광년의 거리만으로도 이 행성의 직접적인 이미지를 얻을 수 있을 것
천문학자들은 이미 거주 가능 영역에 있는 슈퍼지구와 지구 쌍둥이를 포함한 다양한 유형의 외계 행성 5,600개 이상을 발견했다. 하지만 그중 다수(특히 우리 이웃에 있는 행성들)는 프록시마 센타우리나 트라피스트(Trappist)-1과 같은 적색 왜성을 공전한다. 문제점은 이런 왜성들은 종종 강한 방사선 폭발을 일으키기 때문에, 이런 왜성들의 행성이 거주 가능한지 논란의 여지가 있다. 행성의 거주 가능 영역이 별에 가까워서 행성을 직접 관찰하는 것도 어렵다.
제3의 행성을 찾아서
이제 천문학자들은 잠재적으로 거주가 가능한 외계 행성을 발견했다. 이 행성은 불과 20광년 떨어진 조용한 태양과 비슷한 별을 공전한다. 태양질량의 0.8배인 이 별 HD 20794가 최소한 두 개의 행성을 가지고 있다는 것은 오랫동안 알려져 왔다. 궤도 주기가 18일과 89일이므로 별에 너무 가까워서 거주는 불가능하다. 그러나 이 행성계에 다른 외계 행성이 존재할 수도 있다는 약한 징후도 있었다.
테네리페(Teneriffa) 섬에 있는 카나리아 제도 천체물리학 연구소의 니콜라 나리와 그녀의 동료들은 이제 이 단서를 추적했다. 그들은 검색을 위해 칠레에 있는 유럽 남방 천문대의 HARPS와 ESPRESSO 분광기의 데이터를 평가했다. 이러한 기구는 행성의 중력적 영향으로 인해 발생하는 별의 빛 스펙트럼의 미세한 변화를 보여주기 위해 설계되었다. 옥스퍼드 대학의 공동 저자인 마이클 크레티니에(Michael Cretignier)는 "우리는 모든 잠재적인 교란 효과와 오염을 배제하고자 수년간 데이터를 분석했다"고 보고했다.
찾았다!
이제 결과가 나왔고 근처 별 주위에 세 번째 외계 행성이 존재한다는 것이 확인됐다. 새롭게 발견된 행성 HD 20794d는 지구 질량의 약 6배로, 안쪽에 있는 두 행성과 마찬가지로 슈퍼지구일 가능성이 높다. 천문학자들은 HD 20794d의 정확한 크기가 아직 알려지지 않았기 때문에, 이 행성이 가스가 풍부한 소형 해왕성이거나 물로 구성된 행성일 수도 있다고 설명했다.
그러나 확실한 것은 새로 발견된 행성이 항성으로부터 약 1.3 천문단위 거리에서 공전한다는 것이다. 이는 태양을 도는 지구 궤도보다 약간 더 멀리 떨어져 있을 뿐이다. HD 20794d는 한 바퀴 공전하는 데 약 648일이 걸리는데, 이는 지구 기준으로 약 2년에 해당한다. 즉, 이 슈퍼지구는 항성의 거주 가능 영역에서 움직이고 있다는 뜻이다. 나리와 그녀의 팀은 "이것은 흥미로운데, 우리는 아직 지구 질량의 10배도 안 되는 무게를 가지고 태양과 같은 별의 거주 가능 영역을 공전하는 외계 행성이 많이 없다는 사실을 모르기 때문이다"고 썼다.
잠재적으로 거주 가능한 초지구(Super-Earth) - 단 하나의 조건
그러므로 근처의 슈퍼지구는 액체 상태의 물과 온화한 기온을 가질 수 있고, 따라서 생명체가 살기에 좋은 조건을 갖추고 있을 것이다. 크레티니에는 "거주 가능 영역에 있는 궤도와 지구와의 근접성을 갖춘 이 행성은 외계 생명체의 생물학적 특징을 찾기 위해 외계 행성의 대기를 수색하는 미래의 임무에서 중요한 역할을 할 수 있을 것"이라고 말했다. "단 20광년의 거리만으로도 이 행성의 직접적인 이미지를 얻을 수 있을 것이다.“
하지만 하나의 한계가 있다. HD 20794d는 타원형의 약간 편심한 궤도를 공전한다. 천문학자들은 "결과적으로 별에 가장 가까운 지점의 조도는 별에서 가장 먼 지점보다 거의 7배 더 높다"고 보고했다. 거의 2년 동안 이 행성은 거주 가능 영역의 안쪽 가장자리와 바로 바깥 영역 사이를 오가며 진동한다.
미래 연구를 위한 흥미로운 목표
그럼에도 불구하고, 나리와 그녀의 팀이 설명하듯이 슈퍼지구는 생명체가 살기에 친화적인 환경일 수도 있다. 2022년에 천문학자들은 편심 궤도의 외계 행성이 축 기울기, 회전, 대기의 메탄 함량 등의 특성으로 인해 여전히 생명체에 적합한 조건을 제공할 수 있다는 결론을 내렸다. 천문학자들은 "이로 인해 앞으로 HD-20794 시스템을 더 자세히 연구하는 것이 특히 흥미로워진다"고 썼다.
HD 20794d 행성은 지구와 비교적 가깝고 별과의 거리도 충분하기 때문에, 강력한 망원경으로 대기의 특성을 더욱 정확하게 파악할 수 있다. 이를 통해 이 외계 행성이 초지구급인지 아니면 고밀도 수증기나 수소 껍질을 지닌 가스가 풍부한 행성인지가 명확해질 것이다. 크레티니에는 "이 새로 발견된 행성에 대해 무엇을 말해줄지 매우 기대된다. 특히 이 행성은 현재 우리가 알고 있는 지구와 가장 유사한 행성 중 하나이기 때문이다"고 말했다.
(Astronomy & Astrophysics, 2025; doi: 10.1051/0004-6361/202451769)
출처: Astronomy & Astrophysics, University of Oxford
- 지금까지 거주 가능 영역에 있는 슈퍼지구 포함 외계 행성 5,600개 이상 발견
- 모든 잠재적인 교란 효과와 오염을 배제하고자 수년간 데이터를 분석
- 이번 HD 20794는 지구 질량의 약 6배인 이 외계 행성은 지구에서 불과 20광년 떨어져 있다.
- 단 20광년의 거리만으로도 이 행성의 직접적인 이미지를 얻을 수 있을 것
태양 근처를 도는 생명체 친화적인 슈퍼지구(Super-Earth) 발견
20광년 떨어진 외계 행성은 태양과 비슷한 별의 거주 가능 영역을 공전한다.
거주 가능한 세계:
천문학자들은 인근 태양과 비슷한 별 주위에서 생명체가 살기에 적합한 슈퍼지구를 발견했다. 이는 흔치 않은 발견이다. 지구 질량의 약 6배인 이 외계 행성은 지구에서 불과 20광년 떨어져 있으며, 거주 가능 영역에서 항성을 공전하고 있다. 연구진이 "천문학 및 천체물리학"에 보고한 바에 따르면 HD 20794라는 이름의 이 행성은 편심 궤도에도 불구하고 지구 외 생명체에 좋은 조건을 제공할 수 있으며, 추가 조사를 위한 적합한 대상으로 여겨진다.
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| ▲ 천문학자들은 불과 20광년 떨어진 곳에서 태양과 비슷한 별 주위에서 거주 가능한 행성을 발견했다. © Gabriel Pérez Díaz/ SMM (IAC) |
천문학자들은 이미 거주 가능 영역에 있는 슈퍼지구와 지구 쌍둥이를 포함한 다양한 유형의 외계 행성 5,600개 이상을 발견했다. 하지만 그중 다수(특히 우리 이웃에 있는 행성들)는 프록시마 센타우리나 트라피스트(Trappist)-1과 같은 적색 왜성을 공전한다. 문제점은 이런 왜성들은 종종 강한 방사선 폭발을 일으키기 때문에, 이런 왜성들의 행성이 거주 가능한지 논란의 여지가 있다. 행성의 거주 가능 영역이 별에 가까워서 행성을 직접 관찰하는 것도 어렵다.
제3의 행성을 찾아서
이제 천문학자들은 잠재적으로 거주가 가능한 외계 행성을 발견했다. 이 행성은 불과 20광년 떨어진 조용한 태양과 비슷한 별을 공전한다. 태양질량의 0.8배인 이 별 HD 20794가 최소한 두 개의 행성을 가지고 있다는 것은 오랫동안 알려져 왔다. 궤도 주기가 18일과 89일이므로 별에 너무 가까워서 거주는 불가능하다. 그러나 이 행성계에 다른 외계 행성이 존재할 수도 있다는 약한 징후도 있었다.
테네리페(Teneriffa) 섬에 있는 카나리아 제도 천체물리학 연구소의 니콜라 나리와 그녀의 동료들은 이제 이 단서를 추적했다. 그들은 검색을 위해 칠레에 있는 유럽 남방 천문대의 HARPS와 ESPRESSO 분광기의 데이터를 평가했다. 이러한 기구는 행성의 중력적 영향으로 인해 발생하는 별의 빛 스펙트럼의 미세한 변화를 보여주기 위해 설계되었다. 옥스퍼드 대학의 공동 저자인 마이클 크레티니에(Michael Cretignier)는 "우리는 모든 잠재적인 교란 효과와 오염을 배제하고자 수년간 데이터를 분석했다"고 보고했다.
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| ▲ HD 20794 별 주위에 있는 세 행성의 위치. 녹색 영역은 거주 가능 영역을 표시한다. © Nari et al./ Astronomy & Astrophysics, CC-by 4.0 |
찾았다!
이제 결과가 나왔고 근처 별 주위에 세 번째 외계 행성이 존재한다는 것이 확인됐다. 새롭게 발견된 행성 HD 20794d는 지구 질량의 약 6배로, 안쪽에 있는 두 행성과 마찬가지로 슈퍼지구일 가능성이 높다. 천문학자들은 HD 20794d의 정확한 크기가 아직 알려지지 않았기 때문에, 이 행성이 가스가 풍부한 소형 해왕성이거나 물로 구성된 행성일 수도 있다고 설명했다.
그러나 확실한 것은 새로 발견된 행성이 항성으로부터 약 1.3 천문단위 거리에서 공전한다는 것이다. 이는 태양을 도는 지구 궤도보다 약간 더 멀리 떨어져 있을 뿐이다. HD 20794d는 한 바퀴 공전하는 데 약 648일이 걸리는데, 이는 지구 기준으로 약 2년에 해당한다. 즉, 이 슈퍼지구는 항성의 거주 가능 영역에서 움직이고 있다는 뜻이다. 나리와 그녀의 팀은 "이것은 흥미로운데, 우리는 아직 지구 질량의 10배도 안 되는 무게를 가지고 태양과 같은 별의 거주 가능 영역을 공전하는 외계 행성이 많이 없다는 사실을 모르기 때문이다"고 썼다.
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| ▲ HD 20794d 행성의 궤도는 편심 궤도이기 때문에 일부 영역에서는 거주 가능 영역 밖에 있다. © Alejandro Suarez Mascareño/ University of Oxford |
잠재적으로 거주 가능한 초지구(Super-Earth) - 단 하나의 조건
그러므로 근처의 슈퍼지구는 액체 상태의 물과 온화한 기온을 가질 수 있고, 따라서 생명체가 살기에 좋은 조건을 갖추고 있을 것이다. 크레티니에는 "거주 가능 영역에 있는 궤도와 지구와의 근접성을 갖춘 이 행성은 외계 생명체의 생물학적 특징을 찾기 위해 외계 행성의 대기를 수색하는 미래의 임무에서 중요한 역할을 할 수 있을 것"이라고 말했다. "단 20광년의 거리만으로도 이 행성의 직접적인 이미지를 얻을 수 있을 것이다.“
하지만 하나의 한계가 있다. HD 20794d는 타원형의 약간 편심한 궤도를 공전한다. 천문학자들은 "결과적으로 별에 가장 가까운 지점의 조도는 별에서 가장 먼 지점보다 거의 7배 더 높다"고 보고했다. 거의 2년 동안 이 행성은 거주 가능 영역의 안쪽 가장자리와 바로 바깥 영역 사이를 오가며 진동한다.
미래 연구를 위한 흥미로운 목표
그럼에도 불구하고, 나리와 그녀의 팀이 설명하듯이 슈퍼지구는 생명체가 살기에 친화적인 환경일 수도 있다. 2022년에 천문학자들은 편심 궤도의 외계 행성이 축 기울기, 회전, 대기의 메탄 함량 등의 특성으로 인해 여전히 생명체에 적합한 조건을 제공할 수 있다는 결론을 내렸다. 천문학자들은 "이로 인해 앞으로 HD-20794 시스템을 더 자세히 연구하는 것이 특히 흥미로워진다"고 썼다.
HD 20794d 행성은 지구와 비교적 가깝고 별과의 거리도 충분하기 때문에, 강력한 망원경으로 대기의 특성을 더욱 정확하게 파악할 수 있다. 이를 통해 이 외계 행성이 초지구급인지 아니면 고밀도 수증기나 수소 껍질을 지닌 가스가 풍부한 행성인지가 명확해질 것이다. 크레티니에는 "이 새로 발견된 행성에 대해 무엇을 말해줄지 매우 기대된다. 특히 이 행성은 현재 우리가 알고 있는 지구와 가장 유사한 행성 중 하나이기 때문이다"고 말했다.
(Astronomy & Astrophysics, 2025; doi: 10.1051/0004-6361/202451769)
출처: Astronomy & Astrophysics, University of Oxford
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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