지구에서 가까운 '트라피스트-1' 지구형 행성 7개 "밀도 놀랍도록 비슷해"

지구에서 약 40광년 떨어진 ‘트라피스트-1’ 주위를 도는 지구형 행성 7개의 밀도가 거의 같다는 사실이 처음 확인됐다. NASA/JPL 제공

지구에서 약 40광년 떨어진 왜성인 ‘트라피스트-1’ 주위를 도는 지구형 행성 7개를 분석한 결과 이들의 밀도가 놀랍도록 비슷하다는 연구결과가 나왔다. 연구에 따르면 이들의 밀도 차이는 최대 3% 수준에 불과했다. 또 지구 조성비와 비교하면 철(Fe)을 제외한 나머지 성분 조성비도 매우 유사할 것으로 예상됐다. 이는 지금까지 나온 트라피스트-1 행성 7개에 대한 가장 자세한 분석이다.

에릭 아골 미국 워싱턴대 천문학부 교수가 이끄는 국제 공동 연구팀은 이 같은 내용의 논문을 미국천문학회가 발행하는 국제학술지 ‘행성과학저널’ 22일자에 발표했다. 

트라피스트-1 주변을 도는 7개 행성은 2017년 처음 발견됐다. 트라피스트-1은 질량과 반지름이 태양의 10분의 1 수준으로 작고, 표면 온도도 태양의 절반 미만으로 낮다. 연구진은 2016년 트라피스트-1 주변을 도는 행성 3개를 처음 발견했고, 이듬해 미국항공우주국(NASA)의 스피처 우주 망원경을 동원해 나머지 행성 4개를 추가로 발견했다. 

당시 이들 7개 행성은 반지름이 지구의 0.7~1.1배, 밀도가 지구의 0.6~1.2배로 지구형 행성이며 표면 온도가 0~100도로 추정돼 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 제기되면서 천문학계의 주목을 받았다. 

연구진은 7개 행성이 지구처럼 암석 위주로 이뤄졌는지에 대해 당시에는 단정할 수 없다고 밝혔지만, 이번 연구를 통해 철, 산소, 마그네슘, 규소 등 행성 7개를 구성하는 물질의 조성비가 구체적으로 제시됐다. 

무엇보다 연구진은 7개 행성의 물질 조성비에서 철을 제외한 나머지 원소의 조성비가 지구와 비슷하다는 사실을 확인했다. 지구에서 철 성분은 32%를 차지하고 있지만, 7개 행성에서는 철이 21%를 구성하는 것으로 계산됐다. 

연구진이 철 성분에 주목한 이유는 철과 산소가 결합한 산화철의 존재가 생명체 존재 가능성을 결정하기 때문이다. 태양계에서 지구 외에 생명체 존재 가능성이 제기되는 화성 표면도 붉은 산화철로 뒤덮여 있다. 

이번 연구에는 지금은 퇴역한 케플러 우주 망원경의 관측도 한몫 담당했으며, 허블 우주 망원경도 관측에 기여했다. 또 올해 10월 발사가 예정된 제임스웹우주망원경도 트라피스트-1 주변 7개 행성을 관측한다. 연구진은 제임스웹우주망원경이 7개 행성을 관측해 행성에 대기층이 존재하는지 확인하기를 기대하고 있다. 

연구에 참여한 캐롤라인 돈 스위스 취리히대 컴퓨터과학연구소 박사는 26일(현지 시간) CNN에 “인류가 우주에 가득 찬 행성의 수수께끼를 풀기 시작한 지 30년이 채 되지 않았다”며 “트라피스트-1 행성계는 하나의 항성을 중심으로 도는 행성계의 다양성을 확인할 수 있다는 점에서 매력적”이라고 말했다. 

김승리 한국천문연구원 책임연구원은 “그간 트라피스트-1 행성계의 7개 행성은 질량을 정확히 구하기 어려웠다”며 “정밀한 관측 자료로 질량을 매우 정확히 결정하고, 이를 통해 행성의 밀도까지 추론해냈다는 점에서 의미가 있다”고 설명했다. 

[이현경 기자 uneasy75@donga.com]