태양계 밖 외계 행성의 발견은 천문학에서 흥미로운 주제 중 하나이며, 현재까지 5,000개가 넘는 외계 행성이 발견되었고, 은하계에는 수백억 개의 외계 행성이 존재하며, 그중에서 거주할 수 있는 세계, 즉 지구와 비슷한 조건의 행성을 찾는 것이 목표인데요, 외계 행성 탐사의 시작과 의미에 대해서 알아보겠습니다.
외계 행성 탐사는 인류의 오랜 꿈이자 과학기술의 발전과 함께 그 가능성이 점점 높아지고 있는데요, 1609년 갈릴레오 갈릴레이가 최초로 천제망원경을 이용하여 목성을 관측한 이후 천문학자들은 태양계 내의 행성들을 연구하기 시작했습니다.
외계 행성 탐사는 다양한 관측 기술과 이론적 연구를 바탕으로 지금까지 수천 개의 외계 행성이 발견되었으며 1990년대부터 본격적으로 시작되었는데요, 외계 행성 탐사가 어떻게 시작되었는지 구체적으로 알아보면 다음과 같습니다.
펄서는 규칙적인 방사선 펄스를 방출하는 천체의 일종으로, “pulsating”과 “star”의 합성어로 초신성 폭발을 겪은 무거운 별의 잔해인 중성자별의 일종이라고 생각하면 됩니다.
최초의 펄서는 1967년 영국의 케임브리지 대학의 앤서니 휴이시 연구팀이 발견했고 행성 간 공간 섬광을 연구하기 위해 전파 망원경을 설치하여 관측하던 중, 규칙적인 전파 신호를 발견한 것입니다.
펄서는 거대한 별의 죽은 핵으로, 맨해튼보다 크지 않은 부피에 수조 톤의 중성자가 빽빽하게 들어차 있으며, 빠르게 회전하면서 강력한 방사선 광선을 방출합니다.
펄서는 고도로 자기화된 중성자별로, 자전하면서 전자기파를 방출하고 이 전자기파가 지구를 향할 때만 관측이 가능하며, 이를 등대 효과라고도 합니다.
1967년 외계 행성 펄서를 발견한 이후에 현재까지 수천 개의 외계 행성이 발견되었으며, 새로운 외계 행성이 발견되고 있으며 행성 발견의 공노로 노벨 물리학상을 받는 사례도 생겼습니다.
1995년 천문학자인 미셸 마이어와 디디에르 켈로즈는 페가수스자리 51b 외계 행성을 발견했고 페가수스자리 51b는 태양과 비슷한 항성인 페가수스자리 51 주위를 돌고 있었습니다.
모항성은 페가수스자리 51이고 별자리는 페가수스자리이며 거리는 약 50광년 떨어져 있고 질량은 목성의 약 0.468배이고 공전 주기는 약 4.23일이고 표면 온도가 매우 높아서 생명체가 존재할 가능성이 작은 것으로 보고되었습니다.
페가수스자리 51과 51b를 발견한 미셸 마이어와 디디에 켈로즈는 2019년 노벨 물리학상의 주인공이 되었습니다.
2009년 NASA가 케플러 우주망원경(Kepler Space Telescope)을 발사하면서 외계 행성 탐사의 판도가 완전히 바뀌기 시작했습니다.
케플러 우주망원경은 직경 140cm의 반사경과 225만 화소의 CCD(전하결합소자)를 42개 장착하고 있어 총 9.460만 화소에 달하는 성능을 갖고 있습니다.
케플러 망원경은 약 9년 동안 우주에서 활동하며, 다른 별을 공전하는 행성을 찾는 데 전념하는 외계 행성 사냥꾼이며, 거의 10년 동안 수천 개의 외계 행성을 발견하였고 외계 생명체의 존재 가능성에 대한 연구에 큰 도움을 주었습니다.
케플러 망원경을 통해 천문학자들은 목성보다 큰 행성과 수성보다 작은 행성, 그리고 우리 태양계에서 수성이 하는 것보다 모항성에 더 가깝게 공전하는 목성보다 큰 행성을 발견하기도 했습니다.
미국 항공 우주국(NASA)은 2018년 4월 18일 우주망원경 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)를 발사했습니다.
TESS 우주망원경은 케플러 우주망원경을 대신하기 위한 것으로, 태양계 외부의 항성계 시스템과 외계 행성을 탐색하는 임무를 수행하고 있으며 항성면 통과 방법을 이용하여 행성이 모항성을 지나갈 때 모항성의 발기가 어두워지는 것을 이용해서 탐색하는 원리라고 생각하면 됩니다.
천문학자들의 주장으로는 은하계에는 잠재적으로 거주할 수 있는 지구와 유사한 행성이 약 50억 개 정도라고 추정하고 있고 우리가 지금까지 식별한 행성은 은하계 전체 행성 중 0.0000005% 미만이라고 합니다.
TESS는 2018년 임무를 시작한 이후 4천 개가 넘는 외계 행성을 발견했고 케플러 우주망원경의 후속 임무를 충실히 수행하고 있으며 은하계 전체에 행성과 태양계가 어떻게 형성되는지에 대한 풍부한 정보를 제공하고 있습니다.
TESS는 고해상 이미지를 제공하고 넓은 시야를 갖고 있으며 지속적인 관측이 가능합니다.
TESS의 임무는 태양계 내외의 행성을 관측하고 행성 형성 과정을 연구하는 것이며 지금까지 4천 개가 넘는 외계 행성을 발견하면서 지구와 유사한 환경을 가진 행성도 발견하는 등 우주 탐사에 크게 기여하고 있다고 할 수 있습니다.
외계 행성 탐사는 인류가 지구 외에 생명체가 존재할 가능성을 탐구하고, 우주에서 우리의 위치와 기원을 이해하려는 시도라고 할 수 있습니다.
외계 행성 탐사는 과학기술의 발전, 우주 탐사 기술의 혁신, 그리고 인류의 근원과 미래에 대한 심오한 질문에 대한 답을 찾는 데 중요한 역할을 합니다.
외계 행성 탐사는 먼저 태양계 내의 행성들에 대한 탐사로 시작되었는데 화성 탐사는 현재도 활발히 진행 중이고 화성에서의 생명체 존재 가능성을 조사하고 있습니다.
최근 몇 년간 기술적 진보 덕분에 태양계 밖의 외계 행성을 발견하고 연구하는 것이 가능해졌고 케플러 우주망원경이나 TESS 우주망원경이 이를 가능하게 했으며 이들이 발견한 외계 행성 중 생명체가 존재할 수 있는 “골디락스 존(Goldilocks Zone)“에 자리 잡고 있기도 합니다.
미래의 외계 행성 탐사는 더욱 정밀한 탐사와 발견을 목표로 하며 차세대 우주망원경인 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 외계 행성의 대기를 분석하여 생명체의 흔적을 찾는 데 중요한 역할을 하고 있기도 합니다.
이러한 탐사는 단순한 호기심을 넘어, 인류의 생존 가능성과 관련이 있고 지구의 자원 고갈과 환경 문제를 고려할 때, 다른 거주 가능한 행성을 찾는 것은 장기적으로 인류의 생존을 보장하는 데 중요할 수 있습니다.
또한, 외계 행성 탐사는 과학기술의 발전을 촉진하고 새로운 에너지 자원과 물질을 발견하는 데 기여할 것이고 결국, 외계 행성 탐사는 인류의 미래를 위한 중요한 도전이자 기회로서 계속될 것입니다.
외계 행성 탐사는 오늘날 우주 과학의 주요 이슈 중 하나로 자리 잡고 있고 현재까지 발견된 5,000개가 넘는 외계 행성은 우리가 우주에 존재하는 다양한 행성들을 이해하는 데 중요한 정보를 제공합니다.
TESS와 같은 최신 우주 탐사 장비와 전 세계의 지상 기반 관측소들은 이 노력을 지속하고 있으며, 미래에는 더욱 많은 외계 행성을 발견할 것으로 기대됩니다.
외계 행성 탐사는 단순히 지구와 비슷한 행성을 찾는 것을 넘어, 우주에서 인류의 위치와 우리 자신을 더 깊이 이해하려는 중요한 과학적 목표를 담고 있기도 합니다.
이를 통해 우리는 우주의 다양성을 인식하고, 새로운 생명체의 가능성을 탐구하며, 새로운 기술 혁신과 과학적 발견을 이루어낼 수 있습니다.
또한, 외계 행성 탐사는 지구 외 생명체가 존재할 가능성을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다.
이는 인류가 앞으로의 여정에서 직면할 중요한 과제 중 하나이며, 우리의 생존과 번영을 위한 중요한 지표가 될 수 있습니다.
따라서 외계 행성 탐사는 과학적인 측면 뿐만 아니라 인류의 미래를 위해 필수적인 진행 과정이라고 할 수 있습니다.
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