항성과 바짝 붙어있는 '뜨거운 지구' 24개 발견

천문학자들은 지금까지 수천 개의 외계 행성을 확인하면서 이 외계 행성들이 가진 다양성에 놀라지 않을 수 없었다. 외계 행성계는 또 다른 태양계가 아니라 그보다 훨씬 다양하고 복잡한 행성들로 구성되어 있었다.
태양계는 안쪽 궤도를 도는 작은 암석 행성과 먼 궤도를 공전하는 큰 가스형 행성의 두 가지 형태의 행성으로 구성되어 있다. 하지만 천문학자들은 모항성에서 매우 가까운 거리에서 공전하는 목성보다 무거운 행성인 뜨거운 목성이나 질량이 지구와 해왕성의 중간 수준인 슈퍼지구 같은 독특한 분류의 행성들을 발견할 수 있었다.
미 항공우주국(NASA)의 행성 사냥꾼인 케플러 우주 망원경은 수많은 외계 행성을 찾아낸 일등 공신으로 아직도 그 데이터를 분석 중이다. 최근 NASA 에임스 연구소와 SETI의 과학자들은 케플러 데이터를 이용해서 새로운 형태의 행성 군을 찾아내 미 국립과학원회보 (PNAS)에 발표했다.
이들이 발견한 행성 군은 뜨거운 지구(hot earth)로 분류할 수 있는 것으로 지구만 한 크기지만 수성보다 훨씬 가까운 위치에서 모항성을 공전하는 행성이다. 이번 연구에서는 단독으로 존재하는 뜨거운 지구형 행성 24개가 발견되었다.
뜨거운 지구는 지구 정도 질량이지만 평균 공전 주기가 지구의 하루에 불과할 만큼 짧다. 따라서 그 공전 궤도는 수성보다 훨씬 안쪽으로 표면 온도는 태양계의 어느 행성보다도 뜨겁다. 그런데 지구와 달처럼 가까운 거리에서 공전하기 때문에 공전주기와 자전주기가 일치하는 조석 고정(tidal locking) 현상이 발생한다. 이렇게 되면 마치 달처럼 행성의 한쪽만 모성을 바라보게 된다.
그 결과 뜨거운 지구의 한쪽은 영원한 낮이고 반대쪽은 영원한 밤이 된다. 만약 대기가 없다면 낮인 부분은 웬만한 금속은 다 녹을 만큼 뜨겁고 반대편은 얼음이 생길 만큼 차가울 것이다. 다만 이 행성들이 대기를 가졌는지는 확실하지 않다. 모성에서 거리가 멀다면 당연히 대기를 지녔겠지만, 이렇게 가까운 거리에서는 강력한 항성풍과 플레어의 영향으로 대기를 소실했을 가능성도 크다.
태양계는 우리의 중요한 삶의 터전이지만, 그렇다고 우주의 전부는 아니다. 이번 연구는 다시 한 번 우주는 넓고 다양한 행성들이 존재한다는 것을 일깨워준다.

어려운 말들이 난무하는데 케플러 우주 망원경은

케플러 우주망원경(Kepler space observatory)은 미국 항공우주국의 외계 지구형 행성 탐사용 우주망원경이다. 케플러 계획은 외계 행성이 어머니 항성을 돌면서 항성을 가려 항성의 밝기가 감소하는 것을 감지할 목적으로, NASA가 개발한 우주 광도계를 이용하여 3년 반에 걸쳐 10만 개 이상의 항성들을 관측할 것이다. 이 계획은 독일 천문학자 요하네스 케플러의 이름을 따왔다.

지구형 행성 탐사용 우주망원경

조석 고정

조석 고정(潮汐固定, Tidal locking)은 어떤 천체가 자신보다 질량이 큰 천체를 공전 및 자전할 때 공전주기와 자전주기가 일치하는 경우를 의미한다. 이 경우 천체의 한쪽 반구는 영원히 자기보다 큰 천체를 그 반대방향은 영원히 상대 천체를 등지게 된다. 다르게 설명하면, 위성 표면에서 행성을 바라볼 때 마치 행성은 위성의 하늘 한 곳에 움직이지 않고 고정되어 있는 것처럼 보이는 것을 의미하기도 한다. 이러한 현상을 동주기 자전(synchronous rotation)이라고 부른다. 큰 천체가 항성이고 작은 천체가 행성일 경우, 한쪽 반구는 영원한 낮이, 반대쪽 반구는 영원한 밤이 지속된다.