'페가수스 51 b'의 발견, 최초의 외계 행성 발견, 2019 노벨 물리학상
지구와 비슷한 '골디락스 행성' 탐사 계속해서 이루어져
[문화뉴스 MHN 권성준기자] 영화 '마션(2015)'은 화성에 갇히게 된 과학자가 화성의 환경을 이용해 생존해나가는 내용을 담은 영화다. 이 영화를 보면서 문득 이런 궁금증이 생기게 된다. "지구 말고 다른 행성에서 인간이 살 수 있을까?", "태양계 바깥에는 지구와 같은 행성이 존재할까?"
밤하늘을 바라보면 별들이 빛나고 있다. 그러나 사실 별들은 태양과 같이 수소 핵융합을 통해 불타오르고 있는 항성이며 밤하늘의 작은 별은 태양보다 많게는 20배가 넘는 질량을 가진 경우도 있다.
과학자들은 이런 항성들도 태양과 같이 주변을 공전하는 행성이 있을 것이라고 생각했었다. 하지만 태양계에서 가장 큰 행성인 목성도 태양보다 1000배가량 가볍다. 항성에 비하면 턱도 없이 작은 행성을 찾는 것은 쉬운 일이 아니었다.
미셸 마요르, 디디에 쿠엘로
그러나 1995년 물리학자 미셸 마요르(Michel Mayor, 1942~)와 제자인 디디에 쿠엘로(Didier Queloz, 1966~)는 '페가수스 51 b'라는 이름을 가진 천체를 관측한 결과 이 천체가 가스로 이루어진 목성형 행성임을 밝혀내었다. 둘은 이 발견의 공로를 인정받아 2019년 제임스 피블스(James Peebles, 1935~)와 함께 노벨 물리학상을 수상하였다.
'페가수스 51 b'는 페가수스자리의 알파성과 베타성 중간에 있는 어두운 천체로 페가수스를 몰았던 기수의 이름 '벨레로폰'이라는 별명을 가진 천체다.
하지만 '페가수스 51 b'는 발견된 이후 수많은 연구를 통해 태양계 행성에서는 볼 수 없는 특이한 성질을 보여주었다.
'페가수스 51 b'는 관측되는 질량이 목성의 절반 정도로 매우 크기 때문에 가스형 행성으로 여겨진다. 하지만 목성형 행성 치고 항성에 너무 가까이 붙어 있어 논란이 되었다.
태양계를 보면 알 수 있듯이 행성 생성 과정을 묘사한 이론에 의하면 항성에 가까운 곳에는 질량이 큰 철과 같은 원소들이 자리하고 있어 지구나 화성과 같이 지구형 행성이 형성되며 가벼운 수소나 헬륨과 같은 원소들은 더 항성계 바깥으로 날아가 목성형 행성을 이룬다고 생각되었으며 거의 상식과 같이 여겨졌다.
하지만 '페가수스 51 b'는 목성형 행성임에도 불구하고 태양과 금성 사이의 거리보다 더 가까운 거리에서 공전하고 있다. 심지어 가까운 거리로 인해 공전 속도가 지구보다 4배나 빠르며 표면 온도가 섭씨 1000도 이상으로 추측되는 불타는 행성이다.
이후 관측된 다른 천체들 중 '페가수스 51 b'와 같이 항성 주변을 가까이서 도는 목성형 행성인 경우가 다수 발견되어 행성의 생성 원리에 대한 이론은 수정되었다.
이 발견 이후 외계 행성을 찾는 노력은 계속되었으며 지구형 행성들도 다수 발견되었다. 2009년 나사에서 진행한 케플러 프로젝트는 지구와 비슷한 행성을 찾고 행성 표면에 액체 상태의 물이 존재하는지를 확인하기 위해 실행되었다.
액체 상태의 물을 찾는 점에서 눈치챌 수 있듯이 마요르와 쿠엘로의 발견 이후 관측 기술이 발달하면서 외계 행성의 탐사는 지구와 같은 환경의 행성 탐사로 이어졌으며 외계인의 존재 여부도 관심이 되고 있다.
생명체가 살기 위한 가장 필수적인 조건은 행성의 표면에 액체 상태의 물이 존재해야 한다는 점이다. 이러한 점을 고려해 과학자들은 항성의 질량에 따른 생명체 거주 가능 영역인 '골디락스 존'을 정해 그 안에 들어가는 행성을 찾는데 노력을 기울이고 있으며 이러한 행성을 다수 발견하였다.
물론 이러한 행성을 발견했다고 해서 인간이 바로 거주하는 것은 불가능하다. 대기의 구성이나 자기장과 같은 세부적인 환경이 지구와 많이 다르기 때문이다. 그래서 지구와 비슷한 환경을 만드는 테라포밍 과정이 필요할 것으로 여겨진다.
또 한 가지 문제점은 외계 행성과 지구 사이의 거리가 너무 멀다는 점이다. '골디락스 행성'인 '글리제 581'의 행성들의 경우 지구에서 20광년이나 떨어져 있다. 이 거리는 대략 190조 km나 되는 거리이므로 도달하는 것이 실질적으로 불가능하다.
SF에서와 같이 외계 행성을 개척하고 사람들이 이주해 사는 것은 아직까진 먼 미래의 일로 보인다.
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[MHN 과학] 태양계 바깥의 지구, 2019 노벨 물리학상: 외계 행성
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