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등록일 : 12-01-04 01:23  (조회 : 7,353) 글자확대/축소  | 

출처:http://www.gizmag.com/nasa-kepler22b-habitable-exoplanet/20740/

케플러 임무, 현재 가장 지구같은 행성 발견하다

케플러 22b 의 이미지

주:행성) 항성 주위를 도는 스스로 빛을 내지 못하는 천체의 한 부류로, 질량이 충분하여 구형의 형태를 유지해야 하고 다른 행성의 위성이 아니어야 하며, 궤도 주변의 다른 천체는 배제되어야 한다. 태양계 안에는 8개의 행성이 존재하고 태양계 밖에도 행성이 존재한다. 

주:항성) 핵융합 반응을 통해서 스스로 빛을 내는 고온의 천체이며, 대표적인 것으로는 태양을 들 수 있다. 우리은하 내에는 항성이 1000억 개 정도 있으리라 추정되고, 대우주 안에는 은하계와 같이 고립된 외부은하가 1000억 개 가량 있으리라 예상된다.

현재 지구같은 별을 찾는 계획은 획기적인 단계에 들어섰다. 12월 5일 나사는 태양계

외의 가장 거주가능성이 높은 행성의 발견을 발표했다. 케플러 22b 라 평범한 이름을

가진 태양계외의 행성이 케플러 우주선에 의해 발견했다. 케플러 우주선은 우리의 은

하계에서 지구같은 행성을 찾는 임무를 갖고 있었다.

케플러 22b 는 최근에 발견한 거주가능한 첫번째 행성이 아니더라도, 태양과 비슷한

항성을 돌고 있는 첫번째 행성이다. 케플러 22 b는 과학자들이 생물체 존재의 필수

조건으로 생각하는 물을 갖고 있다. 케플러 22b 의 발견은 상당한 이정표가 될 수

있지만, 케플러 22b 가 제2의 지구로 적합한가? 그곳에 생명체가 있거나? 가망이 없는

행성인가?  같은 문제들이 남아있다.

In the zone

케플러 22b 는 정확하게 은하계에서 구석위치가 아니지만, 지구로부터 약 600광년

떨어져 있다. 백조자리와 거문고자리(천문학 매니아들을 위한 정확한 좌표는

적경 19h 16m 52.2sec , 적위 +47deg 53min 4.2sec ) 사이에 위치한 케플러 22 항성을

중심으로 돌고 있는 행성이다.

주:광도)항성의 밝은 정도를 등급으로 표현한 것. 지구 표면에 수직인 단위면적에 단위시간당 입사하는 복사에너지를 기준으로 한다. 별을 10pc(파섹)의 거리에 놓았을 때의 겉보기등급을 절대등급라고 한다.

케플러 22는 12이하의 광도를 갖기때문에 육안으로는 볼 수 조차 없다. 거리가 좀 떨어

진 희미한 이 항성이 중요한 이유는 행성 케플러 22b이 케플러22의 궤도를 돌기때문이다.

처음 발견한 케플러 22b는 생물이 살아가는데 필수적인 3가지 조건들을

만족한다. 첫째,태양계에서 가장 큰 행성조차 작게 보이는 초-목성 행성 크기에 상반되는

거의 지구와 비슷한 크기를 갖는다. 발견된 태양계외의 행성들의 대부분이 초-목성 행성

크기를 갖는다. 둘째, 너무 뜨겁거나 차갑지 않은 태양과 같은 범주의 항성 궤도를

돈다. 따라서 진화를 할 생물들이 부족하지 않고 외부 우주의 에너지변화와 관계없이

안정적으로 남아있을 수 있다. 셋째, 지구의 궤도와 비슷하다. 오직 한개의 항성이 있고

거주가능한 영역에 안정적인 궤도를 돌고 있으며, 너무 뜨겁거나 차갑지 않은 거리를

유지하고 있다.

A giant camera

케플러 미션은 행성 운동법칙을 발견한 독일 천문학자 요하네스 케플러(1571-1630)의 이름을 딴

미국우주항공국의 6억달러 상당의 임무이다. 임무의 일부분으로 케플러 22b 발견했다.

케플러 우주선은 Ball Aerospace & Technologies 사가 주납품업체로 개발하여 2009년

3월 7일 Delta II 로켓에 실려 케이프 커내버럴에서 발사되었다

그 무게는 2,290 lbs(1,039Kg)이며, 372일의 공전 주기를 갖는 지구보다 큰 궤도를

돌고 있다. 지구에서의 빛과 중력을 배제하기 위해서 그런 궤도를 선택했다. 따라서

케플러의 센서는 보다 민감하고 안정적으로 우주선의 위치를 유지할 수 있고, 우주에서

고정된 위치를 향해 계속 바라볼 수 있다.

케플러 우주선

케플러는 기본적으로 거대한 카메라이다. 37.4 inch(0.97m)의 조리개와 55 inch(1.4m)

반사경을 장비하고 있다. 9천5백만 픽셀의 가장 큰 해상도의 우주용카메라와 달마다

100기가바이트의 데이타를 주기적으로 다운로드합니다. 그러나 주목적은 사진을 찍는

것이 아니다. 허블 우주 망원경으로 찍을수 있는 아름다운 사진들을 찍지도 않는다.

케플러는 노출계로써 작동할 뿐이다.다른말로, 항성의 밝기를 측정하고 행성들을 발견

하는것이다.

그 개념은 아주 간단하다. 케플러가 연구하는 항성들은 ,설사 변화가 있다고 해도, 밝기에서

거의 변하지 않는다. 항성들은 어두운 방에서 전등앞에 서 있는것 같다고 여겨진다.

누군가 작은 공을 던져 전등앞을 지나가게 만들었때, 달이 태양을 가릴듯이 공은

전구를 가릴만큼 충분히 크지 않지만, 공은 전구 빛의 일부를 막는다.

심지어 볼을 볼 수 없을지라도, 전구가 희미하게 보이는것을 알 수 있다. 밝기를 측정

하는 노출계를 갖고 있다면, 볼이 얼마나 큰지 계산할 수 있고, 전구가 얼마나 흐릿한지

정확하게 계산할 수 있다.

이것이 케플러가 하는 역활이다. 케플러의 노출계는 항성을 바라보고 그 밝기를

측정하며 항성을 가리는 행성이 있다면, 항성의 밝기의 흐릿한 정도와 얼마나 빨리

흐릿해지고 다시 정상적으로 돌아오는지를 측정할 수 있다. 그 정보를 사용하여

과학자들은 행성이 얼마나 크고 항성에서 얼마나 떨어진 궤도를 도는지 알 수 있다.

How to find a living planet

케플러가 행성을 찾는것은 무작위가 아니다. 사실, 아주 정확하고 심사숙고하여

찾는것이다. 케플러는 계속적으로 우주의 한점을 향하며, 백조자리, 거문고자리,

용자리를 정밀하게 촬영한다. 이 별자리들은 두가지 이유로 선택된 것이다. 첫째,

이들은 은하계 중심과 은하계 중심의 궤도를 도는 태양계 사이에 위치해 있다.

둘째 우리 은하계의 거주가능한 지역을 케플러가 가리키기 때문이다.

태양계와 케플러 22계의 비교

거주가능한 지역이라는것은 생명체를 유지할 수 있는 행성을 결정하기 위해

사용되는 은하기준이다. 이 경우는 항성들과 약간의 복잡한 사항들이 적용된다.

아주 드문 지구를 가설의 기준으로 삼았다. 천문학자가 생명체가 존재하는 행성을

찾는다면, 그 가설은 생명체가 존재할 수 있는 행성 발견 기준을 지구의

경우로 삼아 명시했다. 드문 지구 가설이 사실이건 아니건간에, 논란의 여지는

있지만 미우주항공국은 그 가설을 시작점으로 삼아서 그 확률을 높일수 있을것이다.

우리 은하계의 모습

어떤 경우이던, 생명존재여부의 기준을 지구로 삼은 가설은 은하계안에서 지구처럼

존재하고 생명체가 유지한다는 점에서 매우 좁은 범위를 가진다. 21000 광년에서 27000

광년까지의 넓은 범위에서 태양계의 궤도를 가진 계(system)가 있다. 은하 중심에서 너무 가깝고

강한 방사선을 가진 항성들은 서로 너무 가깝고 아주 무거운 원소들이 많다. 은하 중심

에서 너무 멀리 떨어져 있으면 지구같은 행성을 구성할 무거운 원소들이 너무 없다.

지구같은 행성을 갖는 항성을 찾을려면, 은하계 팔을 원형으로 이동해야 한다.

이런 가정을 사용하여, 케플러 우주선은 생물체가 존재할 수 있는 행성들을 포함하는

항성들이 발견될 수 있는 은하의 일부분을 바라보았다. 지금까지 케플러의 결과는 괜찮았다.

생명체가 존재 가능한 2,300개의 가능한 행성들과  200개의 지구같은 행성들을 발견했고

20개 행성들은 확인까지 했다. 단지 케플러 22b 만이 생명체을 갖는 가장 근접한

후보가 되었다.

불행스럽게도, 현재 생명체가 살 수 있는 행성은 케플러 22b 뿐이며. 제2의 지구가

될 수 있는지 여부에 대해선 여전히 의문이 든다.

케플러 우주선이 3년 6개월의 임무를 끝마칠때, 추가적인 연구자금을 얻기 위한

깜짝 쇼 같은 발표를 북아일랜드 퀸즈 대학의 Don Pollacco가 신봉한다고 일부

비평가들은 노골적으로 그를 BBC 방송에서 비난했다

Is there life on Kepler 22b?

케플러 22b에 생명체가 있을까? 최선의 대답은 아마 있을거라는 것이다. 첫 우주 식민

지로 가는 우주선을 티켓을 예약하고 싶다면 돈을 저축해라. 완벽하게 세상을 바꿀 수

있는 작은 숫자가 종종 있고, 이경우에는 그 숫자는 2.4 이다.

사실, 케플러 22b 는 우리 태양과 비슷한 항성의 궤도를 돌고 있고 실제 그렇다.

케플러 22b는 천문학자가 지구같은 행성을 삼는 기준에 실제 속하고 , 비교할만한 거리에 있다.

이 지구같은 행성은 지구 반지름의 2.4배이다. 지구 지름은 8,000마일(13,000km)

이고 케플러 22b는 19,000 마일(31,000km)지름을 갖고 있다. 크기에 있어서

지구보다는 해왕성에 가깝다. 따라서 케플러 22b는 지구 중력의 2.5배의 중력을

가진 바위행성(불가능하지 않지만 사실이라면 모든종류의 문제가 일어날것이다.)이거나

메탄 대기, 민물의 바다, 암모니아와 메탄 얼음으로 덮인 작은 바위 중심핵을 가진 거대한

가스행성일 가능성이 높다.

케플러 22b 가 해왕성 같은 행성일때의 이미지

케플러 팀원인 Natalie Batalha가 “민물바다에서 생명체가 존재하는것은 가능성이

넘어선 문제이며 거대한 가스에서 생명체가 존재하는 것은 달의 분화구에 숨어있는

생명체를 관찰하는것과 비슷하다” 라고 말했을때도 여전히 케플러 22b 관련 임무

낙관주의가 완전히 잠재워진게 아니었다,

케플러 22b 의 생명체 관련 또 다른 문제점은 케플러 22b가 지구랑 똑같은 크기라

할지라도, 케플러 22b를 평가하는 기준이 넓은 관점를 제외하더라도 천문학자들은

케플러22b를 생명체를 살 수 있는 행성의 후보로 보지 않는다는 사실이다. 예를 들어

항성 케플러 22는 넓은 의미에서 태양과 비슷하지만, 태양은 G2 항성이고 케플러는

G5 항성이다. 케플러 항성은 태양보다 ¼ 작으며 온도는 ¼ 차갑다. 지구가 태양의 ¼

라기 보다 케플러 22b는 케플러 22의 ¼ 이다. 이런 크기가 어느정도 균형을 이루지만

케플러 22와 태양의 경우,  항성 구성의 차이는 상당이 다르다.

케플러 22b 행성의 궤도 문제가 있다. 케플러22b의 궤도는 어떨까? 지구의 궤도 처럼

원형인가? 아님 탄소 이산화물이 눈과 함께 내리는 겨울과 물을 끓는 여름을 만드는

원천적인 계절의 변이를 일으키는 타원형 궤도인가? 케플러 22b는 위성을 갖고 있

을까? 얼마나 많이? 얼마나 클까? 조수 있다면 얼마나 강력할까? 물은 어떨까?

얼마나 많이 있을까? 염분은 얼마나 많을까? 자전할까? 얼마나 빠르게 자전할까?

방사선으로 부터 보호해줄 자기력필드를 갖고 있을까? 대기는 어떠할까? 얼마나

활동적일까? 달처럼 죽은 덩어리 일까? 목성의 위성처럼 화산지옥일까?

심지어 거주가능지역에 있는 행성들도 한계가 있다. 사실 지구는 태양계에 속한다.

금성이나 화성의 경우도 마찬가지이다. 금성은 지옥처럼 온도가 높아서 납이 녹고 , 황산비가 내리고

해저밑바닥 같은 대기를 갖는다. 화성은 고요하고 얼어붙은 세계이며 .대기를 거의 갖지

않고 있다. 매일 자외선 방사선과 사나운 모래폭풍이 지배한다.

케플러 22 계에서 위해를 줄 수 있는 위험이 있을 수 있다는 언급조차 없다. 케플러 22b