지구 크기의 외부행성 2개 첫 발견

[재경일보 서성훈 기자] 지구와 비슷한 크기의 외부행성(우리 행성계의 태양과 비슷한 별 주위를 공전하는 행성) 2개가 처음으로 발견돼 이른바 `쌍둥이 지구' 추적 연구에 가장 중요한 이정표를 세웠다고 사이언스 데일리와 BBC 뉴스가 21일 보도했다.

미국 하버드-스미스소니언 우주물리학센터 과학자들은 NASA의 외계행성 탐사 전문 위성인 '케블러 위성'으로 지구로부터 약 1천광년 거리에 있는 거문고자리의 별(태양과 같은 항성) 케플러-20 주위에서 지름이 지구의 0.87배인 행성 케플러-20e와 1.03배인 케플러-20f를 발견했다고 네이처지에 발표했다.

케플러 위성은 그 동안 700여개의 태양계와 비슷한 외부 태양계를 탐색해 약 15만개의 별을 관찰, 지구보다 크기가 큰 외부행성을 모두 35개 찾아냈지만 지구와 비슷한 크기의 행성은 이번에 처음으로 발견했다.

이 망원경이 이전에 발견한 가장 작은 외부행성 케플러-22b는 생명체가 살 수 있는 이른바 `골디락스' 영역에서 발견된 가장 작은 행성으로 지름이 지구의 2.4배, 온도는 약 22℃이다.

이번에 발견된 케플러-20e의 질량은 지구의 1.7배, 공전주기는 6.1일이며 케플러-20f의 질량은 지구의 약 3배, 공전주기는 19.6일로 밝혀졌다.

연구팀 리더인 미국 하버드-스미소니언 우주물리학 센터의 프랑수아 프레신(Francois Fressin)은 “케플러 프로젝트의 목적은 모성과 너무 멀지도 가깝지도 않은 궤도를 도는 생명체가 살 수 있는 지구만한 크기의 행성을 발견하는 것”이라며 “이번 발견은 이를 달성하기 위한 중대한 성취”라고 설명했다.

지금까지 발견된 외부행성 가운데 가장 작은 이 두 행성은 모두 중심별을 매우 가까운 거리에서 돌고 있어 케플러-20e는 표면 온도가 760℃, 케플러-20f는 427℃나 된다. 따라서 액체 상태의 물이 존재할 가능성은 없고, 생명체도 존재할 수 없다.

그러나 먼 과거에는 지금보다 훨씬 먼 공전 궤도를 갖고 있었기 때문에 지금보다 온도가 훨씬 낮아 두 행성에 생명체가 존재했을 가능성도 있으며, 크기가 지구와 거의 똑같은 케플러-20f는 지구와 꼭 닮은 `쌍둥이 지구'였을 가능성도 있다고 연구진은 밝혔다.

이 두 행성은 구성 성분도 지구나 금성 등 내행성과 비슷해 약 3분의1은 철 성분 핵으로 이루어져 있고, 나머지는 규산염 성분의 맨틀층인 것으로 보이며, 케플러 20f에는 수증기로 이루어진 두터운 대기권이 존재할 가능성도 있는 것으로 밝혀졌다.

카네기연구원의 린다 엘킨스-탄튼은 “케플러-20e보다 더 먼쪽을 돌고 있는 케플러-20f는 두꺼운 수증기가 표면을 덮고 있는 것처럼 보인다”면서 “케플러-20e도 먼 옛날에는 생물이 살 수 있는 환경이었을 것”이라고 말했다.

연구진은 이 발견이 중요한 것은 지구와 크기가 같거나 작은 행성이 우리 태양계 바깥에도 존재할 가능성이 처음으로 확인됐기 때문이라고 지적했다. 아울러 케플러 우주망원경이 1천광년이나 떨어진 별 주위에서 이처럼 작은 행성을 포착할 수 있다는 사실이 함께 확인된 것도 중요하다고 밝혔다.

과학자들은 우리 태양과 같은 G형 항성이지만 크기가 우리 태양보다는 약간 작고 온도도 약간 낮은 케플러-20이 가까운 궤도 안에 모두 5개의 행성을 거느리고 있다고 밝혔다. 나머지 세 행성은 모두 지구보다는 크고 해왕성보다는 작다.

연구진은 "이제 크기와 온도가 딱 적당한 행성들을 찾는 것은 시간문제"라면서 "우리는 이제 우리 태양과 같은 별 주위를 도는 지구 크기의 행성을 곧 발견하게 될 것"이라고 말했다.