[3월7일!] "지구와 유사한 행성 발견"… 케플러가 본 것은?

[역사 속 오늘] 케플러 우주망원경 발사

지난 2009년 3월7일 케플러 우주망원경을 실은 로켓이 발사됐다. 사진은 케플러 우주망원경이 실린 우주선의 렌더링 이미지. /사진=로이터(NASA 제공)

2009년 3월7일. 미국 플로리다주 케이프 커내버럴 공군기지에서 케플러 우주망원경을 실은 로켓이 발사됐다.

'광활한 우주에 우리만 있을 리가 없다. 지구처럼 생명체가 살 수 있는 푸른 별이 더 있을지도 모른다'는 희망을 실은 로켓이 지구를 떠났다.

9년간 우주를 떠돌며 2600여개의 행성을 발견한 케플러 우주망원경은 '행성 사냥꾼'이라는 별명을 남겼다. 케플러의 눈에 담긴 수많은 행성 중 하나는 먼 훗날 인류가 정착할 새로운 지구일지도 모른다. 현재 임무를 마친 케플러 우주망원경은 인류의 희망을 품은 채 우주를 떠돌고 있다.

━

행성 사냥꾼의 탄생… 발견한 행성만 2600여개

━

케플러 우주망원경은 지구형 외계 행성을 찾기 위해 발사됐다. 사진은 케플러 우주망원경이 발견한 케플러-385의 컨셉 이미지. /사진=로이터(NASA 제공)

케플러 우주망원경은 미국 항공우주국(NASA)의 케플러 계획의 일환이다. 생명체가 살 수 있는 지구형 외계 행성을 찾기 위한 이 프로젝트는 NASA의 과학자 윌리엄 보루키가 주도했다. NASA의 아폴로 프로젝트에 참여했던 보루키는 궤도운동을 분석해 새로운 행성을 발견하는 연구로 논문을 발표, 케플러 계획의 기반을 마련했다.

달에 사람을 보내기 위한 아폴로 프로젝트는 치열한 냉전의 결과다. 미국과 소련의 경쟁은 항공 우주 기술을 급격히 성장시켰지만 우주 탐사라는 과학적 성과는 부족했다. 선전을 위해 달에 사람을 보냈다는 결과가 먼저였다. 보루키는 우주라는 미지의 공간에 대한 과학적 탐사의 중요성을 강조했다.

케플러 우주망원경이란 이름은 독일 천문학자 요하네스 케플러의 이름을 따서 지었다. 케플러는 행성의 공전에 대한 세 가지 법칙인 '케플러의 법칙'을 만들었다. 중력에 의한 궤도운동을 설명하는 케플러의 법칙은 니콜라우스 코페르니쿠스의 지동설을 뒷받침하는 근거가 됐다. 케플러의 이름을 붙인 이유는 케플러 우주망원경의 탐사 방식 때문이다.

케플러 우주망원경은 별 밝기의 미세한 차이를 식별해 행성을 탐사했다. 행성이 다른 별을 지나갈 때 빛을 가리면서 일시적으로 밝기가 흐려지는 순간을 포착하는 방법이다. 기준 항성의 조도 변화를 통해 움직이는 행성의 크기와 궤도 등 특징을 파악할 수 있었다. 이러한 방법을 두고 보루키는 "자동차 전조등을 켜서 100마일 떨어진 곳에 기어 다니는 벼룩을 감지하려는 것이나 다름없다"고 비유했다.

2010년 1월4일부터 관측 결과가 지구로 전송됐다. 케플러 우주망원경이 발견한 외계 행성은 케플러-4b, 케플러-5b, 케플러-6b 등으로 명명했다.

임무를 수행하던 케플러 우주망원경은 2013년 8월 기체의 중심을 잡는 반작용 휠 4개 중 2개가 멈추며 작동이 정지될 위기에 처했다. 그러나 NASA는 기지를 발휘해 태양광과 남은 2개의 휠을 이용하는 방법으로 기체 안정화에 성공했다. 위기를 극복한 케플러 우주망원경은 새로운 미션을 받고 50만개 이상의 별을 탐사했다.

케플러 우주망원경은 9년간 2600여개의 행성을 발견했다. 이는 지금까지 인류가 파악한 외계 행성의 70%에 해당한다. 그중에는 케플러-452b, 케플러-438b 등 지구와 유사한 행성도 있다. 대표적으로 지구에서 600광년 떨어진 케플러-22b가 골디락스 존에 존재한다. 골디락스 존은 생명체 거주 가능 영역을 뜻한다. 이 행성들은 앞으로 구체적인 연구가 필요하다.

보루키는 "35년 전 케플러 미션을 생각하기 시작했을 때만 해도 우리 태양계 밖의 단일 행성을 알지 못했다"며 "케플러를 통해 이제는 행성이 어디에나 있다는 사실을 알게 됨으로써 미래 세대에게 우주를 탐험할 충분한 기회를 열어줬다"고 평가했다.

━

케플러 우주망원경의 퇴장… 다음 세대로 이어가는 희망

━

케플러 우주망원경은 지난 2018년 11월15일 모든 기능을 멈췄다. 사진은 발사되는 스페이스X의 팰컨 9 로켓의 모습. /사진=로이터

2018년 11월15일. 모든 장치를 종료하라는 마지막 명령을 끝으로 케플러 우주망원경은 기능을 멈췄다. 케플러 우주망원경의 마지막을 앞두고 케플러 계획을 시작했던 보루키는 "케플러의 임무는 매우 성공적"이라고 평가하며 "케플러 우주망원경이 찾아낸 행성 중 물이 있을 수도 있다"고 희망을 전했다.

케플러 우주망원경의 임무를 이어받은 외계행성 탐사 위성(TESS)은 케플러 우주망원경과 탐사 방식은 동일하지만 더 넓은 곳을 관측할 수 있다. 2018년 4월18일 스페이스X의 팰컨 9에 실려 발사된 TESS는 지구에서 300광년 이내에 있는 행성들을 탐색한다.

그동안 케플러 우주망원경이 발견한 외계 행성들은 허블 우주망원경을 이용해 정밀하게 분석했다. 케플러 우주망원경과 마찬가지로 허블 우주망원경 역시 지난 2021년 발사된 제임스웹 우주망원경에 임무를 맡겼다.

최문혁 기자 moonhk@mt.co.kr