위키독:행성사냥꾼

행성사냥꾼

Planet Hunters

외계의 별의 주위를 도는 행성을 찾는 과학, 또는 그런 사람들.

위의 그림은 Planet Hunters의 로고이다.

행성사냥꾼

행성사냥꾼이란 인간의 눈으로 외계행성을 찾는 시민과학 프로젝트(citizen science project)이다. 별이 아니라 이미 알려져 있는 별에 딸린 행성을 찾는 것. SETI@home과 비슷하게 사용자가 NASA의 케플러 우주 탐사선의 데이터를 분석하는 프로젝트이며 예일대학, 데브라 피셔가 이끄는 Zooniverse(Zoo + Universe)프로젝트의 일환이다.

한국에서는 그렇게 많이 알려져 있지는 않지만 천문학이나 우주에 관심 있는 사람은 활발하게 참여하고 있다. 2012년 기준 1200만개(?!)의 관측 결과가 분석되었다. 하지만 행성 발견 자체가 이 분석결과에 비해 아주 적으며 대중의 관심을 끌만한 슈퍼지구나 생명체의 가능성이 있는 행성들은 아주 극소수에 불과하기 때문에 잘 알려지지 않는 것 뿐이다.

이 프로젝트에서 가장 큰 공을 세우고 있는 녀석은 케플러 우주 망원경과 코롯 망원경이다. 허블이나 다른 망원경도 활약하긴 했지만 현재까지는 이 두 개의 망원경만이 외계행성 탐사 프로젝트에 가장 많이 사용되고 있다.

케플러 우주 망원경은 2009년 3월 7일에 발사되었으며 지금껏 수많은 외계행성들을 찾아냈다. 우주망원경 중 가장 유명한 허블보다 몇 배의 성능을 자랑한다. 1990년 4월 24일 발사한 허블이 많이 낡은 것은 사실이니 이제 후속 망원경이 활약할 때가 되긴 했다.

코롯은 2006년 12월 27일에 발사되었다. 케플러와 더불어 외계행성탐사에 많은 활약을 하였다.

www.planethunters.org에 가면 이 프로젝트에 참여 가능하다. 물론 영어로 된 사이트니 주의 요망!

2014년까지 발견된 행성의 수를 나타낸 그래프. 심지어 2014년은 6월까지 818개의 행성이 발견되었다고 한다.

요즘엔 숨쉬듯이 새로운 행성이 발견되고 있어 진짜 미친듯이 찾아내고 있다. 과학관련 기사들에서 보는 것은 이 중 아주 일부일뿐이며 그 중에서도 지구와 환경이 유사하여 생명체의 가능성을 일말이라고 점쳐볼 수 있는 것들이다. 사실 전문가나 천문학에 관심이 있는 사람이 아니면 이러한 새로운 행성은 그저 우주에 떠다니는 돌덩이일뿐, 그 이상도 이하도 아니다. 그나마 외계생명체와 연관이 있어야 사람들이 관심을 가지기 때문에 그런 것들만 언론에 보도된다.

케플러 11계 & 글리제 581계

최근에 핫한 항성계로는 케플러 11계와 글리제 581계가 있는데 간혹가다 과학쪽 기사에 슈퍼지구니, 외계행성 발견이니 하는 것이 대부분 이 시리즈의 항성계에서 일어난 일이다. 글리제 시리즈는 몇 백개가 있을정도로 방대하다. 각각은 하나의 별로써 현재까지 계속해서 탐사가 이루어지고 있다.

현재 케플러 11과 글리제 581계는 각각 행성 6개씩으로 지구가 속해있는 태양계와 같이 행성들의 궤도가 거의 완성되었다.

나사에서 공개한 케플러 11계의 모습. 각 행성의 이름은 단순하게 b, c, d, e, f, g이며 모든 행성이 금성궤도 안쪽에 있을만큼 작은 항성계이다. 이것만 보면 태양보다 작은 별이라고 생각할 수 있으나 실제 케플러 11은 태양보다 107% 더 크며 질량만 태양보다 살짝 적어 0.95M_☉이다. 백조(시그너스)자리에 포함되어 있으며 2,000광년정도 떨어진 곳에 있는 항성이다.

바로 이런 도플러 효과를 이용해 항성의 움직임을 관측할 수 있다. 항성이 우리쪽으로 오는 방향으로 흔들리는 그 순간에는 파란빛으로 변했다가 항성이 멀어지는 방향으로 흔들릴 때는 붉은빛으로 변하는 것이다. 물론 이 색의 변화는 아주 과장된 것으로 실제 항성 관측시에는 우리가 태양을 볼 때와 비슷한 정도로 색이 변한다. 그러니까 눈으로 봤을 땐 절대 파악하지 못한다는 소리. 이때문에 이 미세한 변화를 파악하는 장비가 필요하게 된다.

펄서 주기 관측법

펄서(Pulsar)란 초당 수십~수백회의 엄청난 속도로 자전하는 수십km의(!) ‘별’이다. 그 정체는 중성자별(Neutron Star)로써 블랙홀과는 거의 종이 한 장 차이밖에 나지 않는 무시무시한 별이다.

별이 연료를 다 쓰고 죽을 때 블랙홀이 되기에 조금 모자란 별들이 중성자별로 변하는 것인데 너무나도 압축된 나머지 원자를 구성하는 양성자와 전자가 하나로 뭉쳐서 중성자가 되어버린 것이다. +와 -를 합쳐서 0이 되었다고 생각하면 편하다. 이 것은 소위 말하는 물질과는 조금 다른 희안한 자유중성자라는 물질로 이루어져있는데 그래서 이름도 중성자별이다.

모든 물질들이 엄청난 밀도로 압축되어 있기 때문에 그 무게는 상상을 초월하여 작은 티스푼 하나의 무게가 수톤에 이른다.

그 회전주기가 일정하기 때문에 우주의 등대라는 별칭으로 불리고 있으며 훗날 우주를 항해하는 시대가 오면 방향을 잡을 때 유용하게 쓸 수 있을 것으로 본다.

한때 너무나도 규칙적인 전파가 수신되었기 때문에 외계인이 보낸 신호가 아닐까하는 추측도 있었던 별로써 너무 정확한 나머지 우주의 시계로 써도 될 정도이다. 그런데 펄서 주위에 행성이 존재할 경우, 이 주기가 살짝 변하게 된다. 그러니까 모범생이 일탈을 하게 되면 뭔가 이상하다고 느끼게 되는데 그것을 파악해보니 거기에 행성이 있더라하는 것.

스타쉐이드

직역하면 별그늘 방법.

직접관측법 중 하나이다.

앞서 말했다시피 직접 별을 관측하는 것은 눈뽕으로 인해 관측이 쉽지 않으므로 적(?)의 빛을 가려버리는 방법을 사용한다. Exoplanet이란 Exo(바깥의) + planet(행성)으로 외계행성을 지칭하는 말. 우리의 태양계에 속해 있지 않은 행성을 지칭할 때 쓰는 말이다.

실제 HD 95086 b를 발견할 때 썼던 방법. 이 방법으로는 항성으로부터 멀리 떨어진 곳에서 공전하는 행성을 찾을 수 있다. 항성과 그 일부분을 가리는 방법이므로 안쪽의 행성을 발견하지는 못한다.

접이식 스타쉐이드의 모습인데 지름이 30~50m에 달하기 때문에 접어서 우주 공간으로 날려야 한다. 이것이 지상으로부터 수만km까지 쏘아올려지게 된다. 항성의 빛을 가려서 행성을 관측한다는, 그러니까 말은 쉽지만 우주선을 쏘아올려야 되기 때문에 실제로 하기까지는 꽤 난이도가 있는 방법이다.

코로나그래프

스타쉐이드와 원리는 같다.

다만 스타쉐이드는 지상 수만km에 우주선을 쏴올려야 하지만 코로나 그래프는 망원경 자체에 항성의 빛을 가리는 장비가 들어있다. 망원경 내부에 있기 때문에 미세조정이 가능하다는 것이 장점으로 꼽히고 있다. 빛을 줄이며 관측하기 때문에 항성과 겹쳐 보이는 외계행성을 찾아내거나 분광관측하여 대기의 성분을 알아내는 것도 가능하다.

중력렌즈효과

아인슈타인 덕에 중력 또한 망원경으로 이용할 수 있게 되었다.

중력렌즈란 렌즈가 빛을 굴절시켜 빛의 진행방향을 바꾸듯이 중력이 빛을 휘게 하여 마치 렌즈와 같은 효과를 낸다는 뜻으로 아인슈타인이 예견했던 현상이다.

위의 그림을 보자. 만약 중력이 빛을 휘게 하지 않았다면 뒤의 은하는 관측할 수가 없게 된다. 중간에 밝은 천체가 은하와 지구의 사이를 가리기 때문이다. 하지만 중력이 빛을 끌어당겨 말그대로 휘게 하므로 지구에서 관측하면 오른쪽과 같은 결과를 얻게 된다. 이를 이용하여 행성을 관측할 수 있다.

위의 그림은 행성관측에 이용되는 중력렌즈효과를 나타내고 있다. 이 방법은 또 항성 - 행성 - 지구가 나란히 놓여야 관측이 가능한 단점이 있지만 모항성에 비교적 가까운 행성도 관측할 수 있기 때문에 여전히 쓰이고 있는 방법이다. 더 간단히 표현하면 아래와 같다. 정상적으로 휘어보여야 할 배경 항성이 행성의 존재로 인해 조금 다르게 일그러져 보이게 된다는 것.