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- 잠재적으로 거주 가능한 암석형 행성 45개 포함, 그중 10개는 특히 지구와 유사
- 지구와 크기가 비슷, 생명체 거주 가능 영역에 있다,
- 안정적이고 잠재적으로 생명체가 살기에 적합한 환경을 제공할 수 있는 외계행성 검색

이 행성들은 제2의 지구일지도 모른다.
천문학자들이 가장 유망한 지구형 행성 45개를 선정했다.

생명체 행성:
천문학자들이 처음으로 가장 유망한 지구형 행성 45개의 목록을 작성했다. 이 근접 외계 행성들은 외계 생명체가 존재하기에 최적의 조건을 제공하며, 훌륭한 관측 조건을 갖췄다. 따라서 이 행성들은 추가 탐사를 위한 가치 있는 대상이다. 이 목록에는 잠재적으로 거주 가능한 암석형 행성 45개가 포함돼 있으며, 그중 10개는 특히 지구와 유사하다. 여기에는 TRAPPIST-1e, 프록시마 센타우리 b, 그리고 지구형 행성 LHS 1140b가 포함된다. 

▲ 천문학자들이 추가 탐사에 특히 유망한 지구형 외계행성 45개를 발견했다. © NASA/JPL-Caltech

천문학자들은 이미 6천 개 이상의 외계 행성을 발견했지만, 지구 크기의 암석형 행성은 약 220개에 불과하다. 드레이크 방정식에 따르면, 이러한 행성들은 항성의 거주 가능 영역 내에서 공전할 경우 외계 생명체가 존재하기에 최적의 조건을 제공한다. 항성으로부터 이 거리 이내에 있으면, 에너지 유입과 대기가 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 조건을 만들어낸다. 이러한 지구형 행성들은 우주 생명체 탐색에서 가장 유망한 목표물로 여겨진다.

어떤 지구형 행성이 특히 유망할까?

그렇다면 어떤 지구형 행성을 먼저 탐사해야 할까? 그리고 어떤 행성이 외계 생명체가 살기에 가장 좋은 조건을 제공할까? 뉴욕주 이타카에 있는 코넬 대학교의 리사 칼테네거(Lisa Kaltenegger) 연구팀은 이 질문에 대한 답을 찾기 위해 연구를 진행했다. 그들은 가이아 탐사선과 NASA 외계행성 아카이브의 행성 목록에서 지구와 크기가 비슷하고, 생명체 거주 가능 영역에 있으며, 안정적이고 잠재적으로 생명체가 살기에 적합한 환경을 제공할 수 있는 외계행성을 검색했다.

▲ 최종 후보에 오른 지구형 외계행성과 그 궤도 특성.© Gillis Lowry / Pablo Carlos Budassi

칼테네거는 최근 개봉한 영화 "우주비행사"를 언급하며 "이번 연구는 우리가 '최후의 수단'으로 우주 탐사선을 만든다면 생명체를 찾기 위해 어디로 가야 할지 보여준다"고 말했다. 생명체 거주 가능성이 있는 행성 후보 목록에 오르려면 질량은 지구 질량의 5배 이하, 반지름은 지구 반지름의 2배 이하이어야 하고, 지구가 태양으로부터 받는 것과 비슷한 양의 복사 에너지를 항성으로부터 받아야 하며, 가능한 한 가깝고 관측하기 쉬워야 한다.

최종 후보 45개

최종 후보 목록에는 항성의 생명체 거주 가능 영역에서 공전하며 지구와 유사한 특징을 가진 외계 행성 45개가 포함되었다. 이 중 24개는 생명체 거주 가능 영역의 중심부에서 공전하며, 이 10개의 '지구형 행성'은 특히 지구와 매우 유사한 기후를 가질 가능성이 높다. 칼텐네거(Kaltenegger) 연구팀은 이 행성들이 항성으로부터 지구와 거의 동일한 양의 복사열과 열을 받는다는 사실을 밝혀냈다.

▲ 우리에게 가장 가까운 외계행성인 프록시마 센타우리 b는 생명체 거주 가능 영역에 위치해 있다. 이 행성에는 액체 상태의 물과 생명체가 살기에 적합한 환경이 존재할 가능성이 있을까? © ESO/ M. Kornmesser, CC-by 4.0

최종 후보 10개에는 가장 가까운 이웃 항성인 프록시마 센타우리(Proxima Centauri)의 가장 안쪽 행성과, 불과 40광년 떨어진 적색 왜성 주위를 공전하는 7개의 암석형 행성 중 하나인 TRAPPIST-1e가 포함된다. 최근 관측에 따르면, 이 '지구형 행성'은 비록 지구와 완전히 같지는 않지만 대기를 지니고 있을 가능성이 있다. 또한, 지구와 유사한 행성인 볼프 1069b(31광년 거리)와 GJ 1061d(12광년 거리)도 최종 후보에 올랐다.

근접 관측에 유리한 위치

최종 후보에 오른 45개의 외계 행성 중 몇몇은 근접 관측에 특히 좋은 조건을 제공할 수 있다. 샌프란시스코 주립대학교의 공동 저자인 길리스 로우리(Gillis Lawry)는 "우리 프로젝트의 목표 중 하나는 '관측에 가장 적합한 대상은 무엇인가?'를 밝히는 것이었다"고 설명했다. 이를 위해 연구진은 직접 촬영이 가능한 지구형 행성이나 분광 분석을 통해 대기를 자세히 연구할 수 있는 행성을 선정했다.

우선순위 대상에는 TRAPPIST-1 항성을 공전하는 7개의 지구형 행성 중 4개와 약 40광년 거리에 있는 LHS 1140b가 포함된다. 이 행성들은 항성 바로 앞을 지나가면서 항성광에 분광 흔적을 남긴다. 이를 통해 대기 특성을 더욱 자세히 파악하고 잠재적인 생명체 흔적을 탐지할 수 있다.

▲ 인근 항성 TRAPPIST-1을 공전하는 7개의 암석형 행성 중 4개가 최종 후보에 올랐다. © NASA/JPL-Caltech

거주 가능성의 한계는 어디일까?

지구와 유사한 행성 45개 목록에는 거주 가능 영역의 안쪽이나 바깥쪽 경계에 있는 행성들도 포함돼 있다. 코넬 대학교의 연구 책임자인 애비게일 볼은 "이러한 행성들을 관측함으로써 거주 가능성이 사라지는 시점, 과도한 에너지의 양, 그리고 어떤 행성이 여전히 거주 가능한지, 혹은 애초에 거주 불가능한 이해하는 데 도움이 될 수 있다"며 "이와 같은 원리가 적용된다. 행성이 얼마나 큰 궤도 이심률을 가져야 표면에 물과 거주 가능한 환경을 유지할 수 있을까?"라고 설명했다.

또한 잠재적으로 거주 가능한 조건을 갖추고 있음에도 불구하고 거주 가능성에 대한 논란이 있는 행성들도 있다. 이는 특히 적색 왜성이 프록시마 센타우리처럼 강력한 방사선 폭발을 자주 경험하기 때문이다. 이러한 폭발은 주변 행성에 생명체에게 치명적일 수 있는 고에너지 방사선을 대량으로 방출한다. 천문학자들에 따르면, 이 요인에 관한 추가적인 연구가 필요하다.

참고:
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2026; doi: 10.1093/mnras/stag028
출처: Royal Astronomical Society

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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