홍대용과학관

<그림. TRAPPIST-1 System 의 모성(TRAPPIST-1)과 7행성들의 상상도>

나사는 스피처 우주 망원경을 이용한 연구를 통해 최근 행성 7개를 가지고 있는 외부태양계를 발견했다고 발표했습니다.

TRAPPIST-1 System이라고 이름 붙여진 이 태양계는 지구로부터 약 40광년정도 떨어져 있으며

이는 우주의 크기를 고려했을때 상대적으로 우리 지구에 매우 가까이 있다고 할 수 있습니다..

<그림. 우리태양계와 TRAPPIST-1 System의 행성 궤도 비교>

우리태양계의 경우 지구와 화성정도가 녹색으로 표시된 Habitable-zone에 위치하고 있으며

TRAPPIST-1 System에서는 3개의 행성(e, f, g)이 Habitable-zone에 위치하고있음을 알 수 있다.

붉게 표시된 안쪽영역에서는 온도가 너무 높아 물이 증발해 버리며 푸르게 표시된 바깥쪽 영역에서는

온도가 너무 낮아 물이 얼어버리게 되어 생명체가 살기에 적절하지 않은 지역이다.

흥미로운 점은 TRAPPIST-1 System에 속해있는 7개의 행성들중 3개가량의 행성이 Habitable-zone에 위치하고 있기 때문에

행성표면의 온도가 액체상태의 물을 가지고 있을정도의 적절한 온도를 가지고 있다는 것입니다.

Habitable-zone이란 행성과 별 사이의 거리가 너무 멀지도, 가깝지도 않아 행성표면에

액체상태의 물이 존재할 수 있는 환경을 말하는데, 우리 태양계를 예로 들면

수성의 경우 태양에서 너무 가깝기 때문에 고온의 환경때문에 물이 모두 증발해버리며

화성의 경우 태양에서 너무 멀리 떨어져있기때문에 액체상태의 물이 얼음으로 얼어버리게 되겠죠.

하지만 이번에 발견된 TRAPPIST-1 System에 속해있는 행성들은 모두 별과의 적절한 거리를 유지하고 있어

표면온도가 액체상태의 물을 가지기에 적절할것으로 예상된다고 합니다.

<그림. TRAPPIST-1 System의 7행성과 우리 태양계 지구형행성(수,금,지,화)의 비교>

TRAPPIST-1 System의 7행성들은 우리 태양계의 행성들에 비해 모성(母星)과의 거리가 매우 가깝기 때문에

1년의 길이(공전주기, Orbital Period)가 매우 짧은 거을 알 수 있으며,

질량(Mass), 반지름(Radius)등이 우리 지구와 매우 유사한것을 볼 수 있다.

게다가 이 외부태양계에 속해있는 총 7개의 행성이 우리 지구와 매우 유사한 성질을 가지고 있을것으로 추정됩니다.

우리 태양계의 8행성의 경우, 질량 분포가 지구 질량의 0.05(수성)배에서 320배(목성)까지 다양하게 퍼져있으며

반지름 역시 지구의 0.4(수성)배에서 11배(목성)까지 다양하게 분포하고 있습니다.

반면에 TRAPPIST-1 System의 7행성들의 질량은 지구질량의 0.4배에서 1.4배까지로 비교적 지구질량과 유사하며

반지름 역시 지구의 0.8배에서 1.1배로 지구와 매우 비슷한 크기를 가지고 있는것을 알 수 있습니다.

따라서 이 행성들은 모두 지구처럼 암석질로 되어있는 지구형 행성임을 추정 할 수 있으며

온도뿐만 아니라 중력적인 환경도 지구와 매우 유사할 것으로 예상된다고 합니다.

<TRAPPIST-1 System의 세번째 행성에서 바라본 하늘의 상상도>

재생후 마우스로 드래그하면 전하늘의 모습을 VR로 살펴볼 수 있다.

TRAPPIST-1 System의 행성들은 행성들 사이의 거리가 매우 가깝기 때문에

맨눈으로 바라보는 행성들의 크기가 때로는 지구에서 보는 달보다 더 크게 보일것이며

다른 행성의 대기의 모습까지 관찰 할 수 있을것으로 예상된다.

우리 태양계와 TRAPPIST-1 System의 가장 큰 차이점은

우리태양계의 경우 한참 왕성하게 활동중인 주계열성인 태양을 모성(母星)으로 하고 있지만

TRAPPIST-1 System의 경우 우리 태양보다 매우 크기가 작고 온도가 차가운 Cool Dwarf Star를 모성으로 하고 있다는 점입니다.

그리고 주변의 7행성들 역시 우리 지구에 비해 중심 태양에 매우 가깝운 거리에 위치하고 있는데

7행성들 모두 수성의 공전궤도보다 더 안쪽에 위치하여 항성 주변을 공전하고 있습니다.

만일 TRAPPIST-1 System의 모성이 우리 태양과 같이 주계열성을 모성으로 하고 있었다면 온도가 매우 높아졌을것이고

물이 존재하기 불가능한 환경이 되었겠지만 태양보다 훨씬 차가운 Cool Dwarf Star를 모성으로 하고 있기때문에

이처럼 가까운 거리에 위치하고 있음에도 불구하고 지금처럼 지구와 유사한 온도를 가질수 있게 되었다고 합니다.

이번 발견은 지구와 유사한 환경을 갖고 있는 외계행성의 성질에 대한 연구와 외계 생명체 탐사에 매우 중요한 역할을 하게 될 것 이라고 나사 연구진은 밝혔습니다.

내용 및 사진출처 https://exoplanets.nasa.gov/trappist1/

행성은 어떻게 발견하게 될까요?

태양계 바깥에 있는 외계행성은 그 크기도 작을뿐더러 항성과 달리 스스로 빛을 내지 못하는 특성상 매우 어둡기 때문에

인류가 만든 그 어떤 망원경으로도 외계행성의 모습을 직접 찾아낼수는 없습니다.

따라서 천문학자들은 외계행성을 탐사하기 위하여 외계태양계 중심에 위치하고 있는 항성의 밝기를 이용하곤 합니다.

외계행성이 항성주변을 공전하며 항성앞을 지나가게 될 때, 행성이 가린 항성의 면적만큼 항성의 빛이 아주 약간 어두워지게 됩니다.

이때 어두워지는 항성빛의 정도와 항성면을 통과하는 주기를 통하여 행성의 크기 및 질량, 공전궤도, 밀도등을 계산하게 됩니다.

위 동영상에서는 TRAPPIST-1 System의 7행성들이 공전하며 항성앞을 지나가게 될 때,

항성의 별 빛이 어떻게 변화하는지를 볼 수 있습니다.