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'트라피스트-1' 주변 지구형 행성 7개, 어떻게 찾았나

항성 주변 도는 행성이 항성 빛 가리는 '통과 측광법' 이용
'트라피스트-1' 주변 지구형 행성 7개, 어떻게 찾았나 - 1

(서울=연합뉴스) 임화섭 기자 = 지구에서 39광년 떨어진 곳에서 지구와 비슷한 외계 행성 7개를 찾았다고 23일자 네이처에 발표한 국제연구진은 이를 어떻게 발견했을까.

'트라피스트-1' 주변 행성들과 수성·금성·지구·화성 비교
'트라피스트-1' 주변 행성들과 수성·금성·지구·화성 비교'트라피스트-1' 주변 행성 7개(b∼h)의 상상도와 수성·금성·지구·화성 비교. 행성 공전주기, 항성에서의 거리, 행성 반지름, 행성질량 등이 표시돼 있다. [Credit: NASA/JPL-Caltech]
{네이처 제공=연합뉴스]

행성은 스스로 빛을 내지 않고 반사만 하기 때문에 멀리 있으면 직접 탐지하기가 쉽지 않다.

우리 태양계의 행성들 중에서도 맨눈으로 보이는 것은 수성·금성·화성·목성·토성 등 지구에서 가까운 다섯 개밖에 없고, 보다 먼 나머지 행성들은 망원경 관측이나 중력에 따른 다른 행성의 궤도 변화 관측 등 방법을 동원해 발견됐다.

이보다 훨씬 더 먼 태양계 밖의 외계행성을 발견하려면 또 다른 방법이 필요하다.

이번에 연구진이 이 외계 행성들의 존재를 탐지하는 데 사용한 방식은 '통과 측광법'(transit photometry)이라고 불린다.

외계 행성이 빛을 내는 항성 주변을 돌고 있으면 행성이 주기적으로 항성의 빛을 '가리는' 일이 생긴다.

지구에 있는 관측자와 항성 사이에 행성이 주기적으로 끼어들면서, 관측자에게 전달되는 항성의 빛이 주기적으로 약해졌다가 다시 강해지는 것이다.

이런 관측 자료를 분석하면 이 항성 주변 행성의 공전 주기와 크기를 알 수 있다. 이런 방법으로 최근 10여년간 1천여개의 외계 행성이 발견됐다.

특히 질량과 크기가 작은 왜성 주변에 행성이 있는 경우, 관측에 특히 유리하다. 왜성이 내는 빛 중 행성에 의해 주기적으로 가려지는 부분의 비중이 꽤 크기 때문이다.

트라피스트-1를 중심으로 한 행성계
트라피스트-1를 중심으로 한 행성계지름, 질량, 트라피스트-1과의 거리 등을 감안해 그린 트라피스트-1 주변 행성들의 상상도 [Credit: NASA/JPL-Caltech]
[네이처 제공=연합뉴스]

이 방법을 응용해 행성들의 질량을 추정할 수도 있다.

이 행성들의 경우, 가장 바깥의 하나를 제외한 6개는 공전 주기가 각각 1.51일, 2.42일, 4.05일, 6.10일, 9.21일, 12.35일로, 서로의 비율이 '비교적 간단한 정수비'에 가깝다는 점이 확인됐다.

예를 들어 가장 안쪽에 있는 주기 1.51일짜리 행성('트래피스트-1b'로 명명)이 8차례 항성 주위를 도는 동안, 안쪽에서 2·3·4번째 행성(각각 '트래피스트-1c·1d·1e'로 명명)은 각각 5차례·3차례·2차례 돌게 된다.

이렇게 행성들이 주기적으로 서로 가까와지고 멀어지면서 중력의 영향을 주고받게 되고, 이는 각 행성이 항성 빛을 가리는 시간의 길이에 조그만 영향을 준다. 연구진은 이를 이용해 이들의 질량을 계산해 낼 수 있었다.

solatido@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2017/02/22 21:00 송고

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