우주 속 숨은 세계를 찾아라

[짜르르]

우주 속 숨은 세계를 찾아라

2020년 완성 예정인 라스 캄파나스 천문대(Las Campanas Observatory)의 자이언트 마젤란 망원경 예상도.(GIANT MAGELLAN TELESCOPE–GMTO CORPORATION)

미국 항공우주국(NASA)은 2015년 1월 케플러 우주망원경이 찾아낸 외계 행성의 후보 가운데 확인된 것이 1000개를 넘어섰다고 발표했다. 발견 숫자는 꾸준히 증가하고 있다. 새롭게 확인된 세 개의 케플러 행성은 주항성(host star) 생명체 거주 가능 영역 내에 위치하며 지구보다 약간 클 것으로 추정된다.

하지만 케플러를 통해 발견한 행성들은 지속적으로 관찰을 하고 그 특징을 규정하기에는 너무 멀리 있어 지구 유사 행성이 얼마나 존재하는지 가늠할 뿐이다. 하지만 생명체 흔적을 찾는 일에는 기술적 진보가 요구된다.

늘어나는 행성 목록

태양을 중심으로 궤도를 그리며 도는 태양계 밖 행성이 발견된 후 20여 년 동안 1500개 이상의 태양계 밖 행성이 발견됐다. 이 수치는 관측 방식과 소요되는 시간이 개선되면서 빠르게 증가하고 있다.

태양계 외부 행성 발견에 사용되는 두 가지 주요 테크닉은 중심성 주기 활동 관찰이다. 이 관찰로 알려지지 않은 다른 동반 행성이 있는 것으로 추정한다. 이 주기적 활동은 행성의 공전 주기와 연결돼 있으며 중심성만 주변 행성들이 공전하는 동안 흔들리며 이동할 수 있다.

태양계 외 행성이 처음 발견된 후 20여 년이 흐르는 동안 기술적 진보는 우주 비행사들이 새로운 세계를 찾는 일에 도움을 주었다.

케플러가 기본 임무에서 보내준 데이터의 양만 해도 수년간 분석이 필요할 만큼 막대하다. 이후 추가 임무 동안 보내준 데이터 역시 분석이 진행 중이다. 지금까지 외계 행성이 있을 것으로 생각되는 후보나 혹은 확인된 외계 행성을 모두 합치면 5000개에 달할 정도이며 이 숫자는 더 늘어날 가능성도 있다.

케플러 우주 망원경은 먼 거리의 항성 주위를 통과하여 움직이는 새로운 행성을 발견했다

케플러 두 번째 임무

2013년 5월 케플러는 리액션 휠이라는 장비의 고장으로 임무를 중단했다. 이로써 케플러 탐사 프로그램의 첫 번째 단계가 막을 내렸다. 두 개의 반응 바퀴만 작동하는 상황에서 케플러는 더는 지속해서 우주 한 곳을 향할 수 없게 됐다. 하지만 남은 두 바퀴를 사용해 새로운 방식으로 우리 태양계를 담아내고 있다. 그 결과로 현재 두 번째 빛(Second Light)이라는 이름으로 알려진 K2 미션을 실행하고 있다.

이 프로그램은 중심 항성을 따라 짧은 궤도를 그리며 도는 새로운 행성의 자원을 발견할 것이다. 생명체가 살 수 있는 행성을 찾을 확률은 매우 낮지만, 이 데이터를 기반으로 행성이 형성되고 발전하는 방식을 온전히 이해하기 위해 노력하는 천문학자들에게는 귀중한 자산이 될 것이다.

또한 K2 미션은 태양계 내 알려지지 않은 대상부터 먼 은하계에 있는 초신성에 이르기까지 새로운 발견을 이끌어 낼 것이다. 그렇다면 케플러 외에 우리가 태양계 바깥 행성과 우주의 다른 장소에서 살아가는 생명체를 찾을 수 있게 할 다른 도구는 무엇이 있을까?

미네르바, 현재 진행 중

미국 홉킨스 산에 있는 미네르바 천문대는 행성과 주변 항성과 같이 새로운 지구를 찾는 목표를 위해 만들어진 맞춤형 천문대다. 항성처럼 가까이에 있는 태양 생명체 거주 가능 지역에 있는 새로운 ‘슈퍼 지구’를 발견할 능력이 있다.

미네르바는 밝은 항성의 상세한 스펙트럼을 조사하고 광도 측정을 진행할 수 있는 4개의 로봇 망원경으로 이루어져 있다.

미네르바의 미는 케플러와 같이 특정한 목적을 위해 사용되는 도구라는 데 있다. 새로운 행성을 감지하여 그 특징을 연구하는 단일 목적을 가진 기기이다. 또한 네 번째 망원경을 구매하며 호주가 직접 참여한 프로젝트이기도 하다.

케플러의 K2 미션이 수백 수천의 새로운 세계를 발견할 수 있다면, 미네르바가 산출해 낼 결과물은 태양계 밖 행성을 다루는 훨씬 풍부한 데이터를 제공할 것이다.

하지만 그로 인해 이 행성들이 생명이 살기 적합한 지역을 찾기 위해 노력하는 이들에게 큰 혜택이 될 것이다.

가이아 우주 항공기-현재 진행 중

2013년 12월 유럽 우주 기관(ESA; European Space Agency)이 가이아 우주 항공기를 발사했다. 5년에 걸쳐 이뤄질 이 프로그램의 목표는 가장 가까운 별 1억 개의 장소, 거리, 활동 등을 정밀하게 조사하는 기념비적인 내용을 담고 있다.

이를 이루기 위해 가이아는 반복적으로 이 별들의 위치를 측정할 예정이다. 이러한 관찰은 우리 은하계 약 1%에 달하는 별의 거대한 3-D 지도를 만들어내고, 중심 행성에 이끌려 가면서 생겨나는 흔들림 결과로 수만 개 새로운 별을 발견하는 업적을 달성할 것이다.

이 별들이 앞뒤로 흔들리는 것을 관찰하는 일은 알려진 태양계 밖 행성들의 숫자를 큰 폭으로 증가시킬 것이다. 하지만 대부분이 우리의 손에 닿지 않는 먼 곳에 있어 생명체를 확인하기 어렵다.

하지만 가이아는 먼 곳의 행성만을 조사하는 것이 아니다. 우리 은하계 내에 위치한 잠재 가능성을 가진 생명체가 살 수 있는 곳 역시 쉽게 찾아 낼 수 있다.

외계 행성 탐사 위성(TESS)-2017년 8월 예정

이동식 외계행성 탐사 위성(TESS, Transiting Exoplanet Survey Satellite)으로 명명된 이 탐사선은 지구 주변의 20여만개의 별을 상대로 지구 크기의 행성이 존재하는지 관찰할 예정이다.

TESS의 목표는 케플러의 역할이 끝나는 시점에 새롭게 3000개 이상의 외계 행성을 찾기 위해 발사될 것이다. 과연 그중 생명체가 있는 행성은 몇 개나 될까? 지금은 누구도 확답할 순 없지만 언젠가 미래에 인류는 그에 대한 답을 얻게 될 것이다.

TESS는 약 50만 개 별을 대상으로 지구 크기부터 그 이상 까지 수천 개의 동반성을 발견할 것으로 예상된다.

제임스 웹 우주 망원경 -2018년 후반 예정

1990년 우주로 쏘아 올려진 허블 우주망원경을 대신해 2013년부터 그 뒤를 이을 차세대 우주망원경이다.

JWST는 허블 우주망원경보다 반사경의 크기는 더 커지고 무게는 더 가벼워진, 한 단계 발전된 우주망원경이다. JWST는 미국 항공우주국(NASA)뿐만 아니라 유럽우주국(ESA)과 캐나다우주국(CSA)이 함께 제작하고 있다.

JWST는 우주 먼 곳의 천체를 관측하기 위한 것으로, 허블 우주망원경과 달리 적외선 영역만을 관측한다. 주경이 지름 2.4m인 허블 우주망원경보다 2.7배 큰 6.5m로, 18개의 육각형을 모아 만들었으며 그 성능이 훨씬 뛰어나다.

자이언트 마젤란 망원경-2020년 완료 예정

2018년에 완성될 예정인 지상망원경이다. 줄여서 GMT(지엠티)라고 부르는 자이언트 마젤란 망원경은 8.4미터 구경의 반사경 일곱장을 모아서 주경을 이루게 되어 구경 24.5미터인 단일 반사경과 동일한 분해능을 갖게 된다.

자이언트 마젤란 망원경의 집광력은 현존 최대 구경의 Keck 망원경(구경 10미터)의 집광력보다 6배가 크다.

방대한 빛을 모을 수 있는 GMT는 지구와 같은 행성을 찾아 그 특징을 확인하는 데 혁신적인 공헌을 할 것이다.

만약 근처에 있는 항성 주변에서 지구와 같은 환경의 행성을 찾게 된다면 GMT에 부착된 분광기가 그 행성의 대기를 조사해 산소로 이루어져 있는지 메탄으로 이루어져 있는지를 알리고 생명체의 자취를 찾기 시작하게 된다.

생명체는 존재하는가

우주에 생명체가 흔한지 드문지에 대한 토론은 지난 수년간 논란의 중심이었다.

‘희귀한 지구’ 이론은 과학이 생명의 기원을 모사하고 설명하는 데 큰 어려움을 겪어왔다.

과학자들은 우리 주변에서 보이는 지구가 형성되는 데 사용된 각기 다른 요소가 생명이 발전하고 살아나갈 수 있을 가능성을 낮추고 있다고 주장한다.

반면 우주 전역에 걸쳐 생명체가 흔히 존재하고 있다는 가설도 있다.
여러 연구에서 살아있는 균들이 충돌해 지구에서 빠저나가 태양계 다른 행성으로 이동하기도 한다는 사실을 보여준다.

그렇기에 어쩌면 지구와 화성처럼 인접한 행성들이 생명을 옮겨 나를 수 있을지도 모른다. 어떤 이들은 이와 같은 방식으로 생명체가 하나의 행성계에서 다른 행성계로 이동될 수도 있다고 주장한다.

생명체가 쉽게 이동될 수 없다고 하더라도 많은 전문가들은 먼 거리에 위치한 행성의 자원들이 다른 곳에서도 생명체가 살수 있다는 희망을 보여준다고 말한다.

현재로써는 두 가지 주장 모두 상당히 철학적이며 우리에게는 지구라는 단 하나의 행성만이 샘플로 존재할 뿐이다.
그러나 향후 몇십 년 안에 두 가지 가설을 모두 실험해볼 수 있을지 모른다.

만약 생명체가 흔한 것이라면 언젠가 다른 곳에서도 이를 찾을 수 있을 것이다. 만약 탐사가 실패로 돌아간다 하더라도 여전히 행성이 태어나고, 살아가며, 먼지로 돌아가는 방식에 대해 많은 사실을 배울 수 있게 될 것이며, 우리의 푸른 행성이 진실로 얼마나 소중한지 다시 깨닫게 될 것이다.

글=욘티 호너, 벨린다 니콜슨 & 브래드 카터

http://www.epochtimes.co.kr/2015/02/%ec%9a%b0%ec%a3%bc-%ec%86%8d-%ec%88%a8%ec%9d%80-%ec%84%b8%ea%b3%84%eb%a5%bc-%ec%b0%be%ec%95%84%eb%9d%bc/

[우주의식]

감사합니다