"아직 0.000001%도 못 찾아"…인류가 찾은 외계행성 개수는?[사이언스 PICK]

우리은하에만 1000억개 넘는 행성 존재…현재 5602개 외계행성 확인
2000년대 본격화된 외계행성 탐사…우리은하 밖 행성들도 찾아나선다

지난 2016년 미 항공우주국(NASA)의 스피처 우주 망원경이 발견한 외계행성들인 트라피스트-1 행성계 상상도. 이 행성계에 속한 7개 행성들은 지구와 비슷한 크기인 것으로 파악됐다. (사진=나사) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]윤현성 기자 = 약 0.00000005%. 현재까지 인류가 우리은하 내에서 발견한 것으로 추산되는 외계행성의 비율이다. 당장 우리은하에는 최소 1000억개 이상의 행성이 있을 것으로 예상되고 있다. 우리은하 같은 외부 은하의 개수는 관측가능한 범위 내에서만 수천억개에 달한다는 점을 고려하면 상상할 수 없을 정도로 많은 외계행성이 우주에 존재하는 셈이다.

미 항공우주국(NASA) 등에 따르면 지난 10일 기준 현재까지 확인된 외계행성은 5602개, 태양계와 같은 형태의 외계행성계는 4166개, 아직 정체가 확인되지 않은 외계행성 후보는 총 1만170개로 추산되고 있다.

외계행성은 태양계 밖에서 태양이 아닌 다른 별(항성) 주위를 도는 모든 행성을 지칭한다. 스스로 빛을 내는 별들에 비해 외계행성들은 너무 어두워서 현시대에도 어지간한 외계행성을 직접 관측하는 것은 거의 불가능한 수준이다.

또 이같은 외계행성은 지구와 너무 멀다. 지구와 가장 가까운 것으로 알려진 외계행성인 '프록시마 센타우리b'도 지구에서 약 4광년 떨어져 있다. 빛이 진공에서 1년간 진행하는 거리인 1광년이 약 9조4607억㎞라는 점을 고려하면 약 37조8428억㎞ 멀리 있는 셈이다.

현재까지 NASA가 확인한 외계행성들도 대부분 우리은하 내에서 상대적으로 작은 범위인 은하수 지역에 위치하고 있다. 그나마 가까운 이 은하수의 행성들도 우리가 있는 태양계에서 수천광년 떨어져 있다.

또 NASA는 현재까지 확인된 외계행성 가운데 5241개를 총 5개 종류로 분류하기도 했다. 지구와 같은 암석형 행성 200개, 목성과 같은 거대 가스형 행성 1786개, 해왕성과 같은 형태의 행성 1919개, 암석형과 가스형 행성의 중간 수준인 슈퍼지구 행성 1689개, 아직 종류를 알 수 없는 행성 8개 등이다.

그렇다면 이처럼 너무 멀고 어두워 관측하기 어려운 외계행성들은 어떻게 발견됐을까. 대다수의 외계행성은 직접 관측이 아닌 간접적인 증거를 통해 파악됐다.

NASA에 따르면 외계행성을 찾아내는 방법은 모항성의 밝기 변화 측정, 별과 행성의 질량 등으로 인한 위치변화 측정, 중력 렌즈 관측, 별의 미세한 움직임을 직접 측정하는 천체측량, 직접 관측 등 크게 5가지다. 이 가운데 5000개가 넘는 외계행성이 밝기 변화와 위치변화 측정 방법을 통해 발견됐다.

가장 많은 외계행성을 찾아낸 밝기 변화 측정은 일종의 일식 현상을 활용하는 것이 대표적이다. 외계행성도 모항성을 공전할 수밖에 없는데, 어떤 별을 관측하는 과정에서 빛이 줄어들었다가 다시 회복되면 그 별을 공전하는 외계행성이 잠시 가렸을 것이라고 파악하는 식이다. 이를 통해 행성의 공전주기나 크기, 고리의 유무 등까지도 알아낼 수 있다.

인류의 외계행성 탐색 능력을 급격하게 끌어올린 미 항공우주국(NASA)의 케플러 우주 망원경. (사진=나사) *재판매 및 DB 금지

외계행성의 관측 난이도가 높은 만큼 제대로 된 관측이 시작된 것은 2000년대에 들어서였다. 이미 40여년 전 달에 사람을 보내는 데 성공했음에도 작은 외계행성 하나를 발견하는 것이 더 어려웠던 셈이다.

2009년 케플러 우주 망원경이 발사된 이후 외계행성 관측은 급물살을 타기 시작했다. 케플러는 아예 외계행성 탐사 계획인 '케플러 계획'의 일부로 발사됐다. 핵심 목표는 생명체 거주 가능 영역인 '골디락스 존'에서 지구와 유사한 행성을 찾는 것이었다. 케플러는 2018년 수명이 끝날 때까지 약 2600개의 외계행성을 발견했고, 이후 데이터 분석 등을 통해 4000개가 넘는 외계행성을 찾아내는 데 기여했다.

케플러 이후에도 2013년 발사된 스피처 우주 망원경이 적외선 장비를 통해 외계행성을 추가로 찾아냈고, 케플러의 후속 장비인 TESS(외계행성 탐사 위성) 망원경이 2018년 발사돼 현재도 관측을 진행 중이다.

가장 최첨단 기술이 적용된 제임스웹 우주 망원경은 2021년 발사된 이후 외계행성을 찾아낼 뿐만 아니라 그 행성에 서식하는 외계생명체 탐사에까지 나서고 있다. 외계행성 대기를 분석해 생명체 존재 가능 여부를 판단하는 식이다.

또 2026년 발사될 낸시 그레이스 로먼 우주 망원경은 외부 은하까지 관측해 가장 먼 곳에 있는 외계행성 탐색에까지 나설 예정이다. 특히 로먼 망원경은 가장 발전한 관측 장비를 탑재해 모항성보다 10억배 어두운 외계행성까지도 찾아낼 수 있을 것으로 기대된다.

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