제2의 지구 발견?...천문硏-NASA, '지구 질량' 외계 행성 발견

한국천문연구원 연구진이 미 항공우주국(NASA)과 함께 지구 질량의 외계행성을 발견했다고 26일 밝혔다. 이 외계행성은 지구와 비슷한 질량이며 중심별로부터의 거리도 태양에서부터 지구까지의 거리와 비슷한 것으로 분석됐다.

‘제2의 지구’를 찾는 것은 현대 천문학계에서 가장 큰 관심사다. 지구와 유사한 행성이 있다면 외계 생명체의 존재 가능성도 탐색할 수 있기 때문이다. 외계행성은 태양계 밖 우주에 있는 다른 별(항성) 주위를 공전하는 행성을 말한다.

연구팀이 이번에 발견한 외계행성(OGLE-2016-BLG-1195Lb)의 질량은 지구 질량의 1.43배로 지구로부터 약 1만3000광년 떨어져 있다. 중심별은 태양 질량의 7.8% 밖에 되지 않는 매우 작고 차가운 별로, 외계행성은 이로부터 1.16AU(1AU는 지구와 태양 사이의 평균 거리) 떨어진 거리에서 공전하고 있다.

KMTNet 지상망원경과 스피처 우주망원경으로 공동 관측한 밝기 그래프. 좌측 하단 박스 안 노란색의 밝기 변화 곡선은 KMTNet의 관측 결과이고 하늘색의 곡선은 NASA 우주망원경 스피처의 관측결과다. 이러한 밝기 변화 그래프의 모양 변화를 분석해 거리를 측정한다./천문연구원 제공

중심별까지의 거리는 지구와 유사하지만 중심별이 태양보다 차가워서 행성의 표면온도는 태양계 외곽의 명왕성보다 낮다. 생명체 존재 가능성이 희박한 얼음덩어리 행성으로 추정된다.

연구팀은 ‘외계행성 탐색시스템(KMTNet, Korea Microlensing Telescope Network)’을 이용해 우리은하 중심부 영역을 약 9분 간격으로 모니터링 관측했다. 이 과정에서 미세한 중력렌즈 현상에 의해 약 2시간 반 동안 일시적으로 밝기가 변하는 현상을 검출했다. 중력렌즈 현상이란 은하와 같은 천체의 중력이 더 멀리 떨어져 있는 천체에서 나오는 빛을 휘게 만들 때 발생하는 현상이다.

연구팀은 이같은 현상을 분석해 외계행성의 존재를 발견했고 NASA가 운영하는 ‘스피처(Spitzer)’ 적외선 우주망원경과 공동으로 관측해 행성의 질량과 지구로부터의 거리 등 자세한 물리적 특성을 분석했다. 서로 멀리 떨어진 지상 망원경과 우주망원경이 2개의 눈처럼 관측해 지구에서 천체까지의 거리를 알아내는 방식이다.

연구팀이 발견한 외계행성은 지금까지 중력렌즈 현상으로 발견한 외계행성 56개 중 가장 질량이 작다. 연구에 참여한 이충욱 한국천문연구원 KMTNet 과제 책임자는 “중력렌즈 방법으로 발견한 외계행성 중에서 우주망원경과 지상망원경이 함께 관측해 거리를 정확히 측정한 행성은 이번 행성을 포함해 모두 3개”라며 “이 행성들은 모두 우리은하의 원반(Disk)에서 발견된 것으로 우리은하의 중심부보다 원반 부분에 외계행성이 더 많이 존재하고 있다고 볼 수 있다”고 밝혔다.

KMTNet은 지구와 비슷한 환경을 갖고 있어 생명체가 존재할 가능성이 있는 외계행성을 찾기 위해 지난 2014년 5월부터 2015년 5월까지 남반구 칠레와 남아공, 호주 천문대에 설치한 망원경이다. 중력렌즈 현상을 이용한 외계행성 탐색에 최적화된 시스템으로 수개월 간의 시험관측을 거쳐 2015년 10월 2일 본격 가동됐다.

이번 연구결과는 천체물리학 분야 최상위 학술지인 미국 천체물리학저널 레터(APJ Letter)에 게재됐다.

김민수 기자(reborn@chosunbiz.com)

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