KISTI의 과학향기

별은 스스로 빛을 내지만

행성은 그렇지 않기 때문에 발견하기가 쉽지 않습니다.

그렇다면 과학자들은 외계행성을 어떻게 찾는 걸까요?

먼저 직접 관측해서 찾아내는 방법이 있습니다.

매우 간단할 것 같지만,

사실 가장 어렵고 제한이 큰 방법입니다.

외계행성이 공전하는 중심별의 밝기가

행성보다 수백만 배 밝기 때문에

행성을 직접 관측해 발견하기가 매우 어렵기 때문이죠.

그래서 대부분의 외계행성은 간접적인 방법으로 발견됐습니다.

케플러 우주망원경과 테스 우주망원경은

‘통과 관측법’이라는 방법을 사용해 외계행성을 찾아냈습니다.

통과 관측법은 행성이 중심별 주위를 돌다가

우연히 중심별 앞을 지날 때 별을 가려

일시적으로 별의 밝기가 줄어드는 현상을 이용합니다.

아주 작은 변화이지만 천문학자들에게는

외계행성의 단서를 잡기엔 충분하죠.

빛의 파장을 분석해

외계행성을 찾아내는 ‘시선속도법’도 있습니다.

중심별은 주변 행성의 중력에 영향을 받아

미약하지만 조금씩 움직입니다.

중심별이 움직이면 지구에서 볼 때 파장이 달라집니다.

중심별이 지구와 가까워지면 파장이 짧은 파란색을 띠고,

멀어지면 파장이 긴 붉은색을 나타내죠.

이렇게 파장의 주기적인 변화를 관측해

외계행성의 존재를 확인합니다.

1995년 스위스 제네바대학교 미셸 마요르, 디디에 켈로즈 교수가

이 방법을 처음 사용해

페가수스자리의 51번 별을 공전하는

‘51페가시 b’라는 외계행성을 발견했습니다.

두 천문학자는 이 공로로 2019년 노벨물리학상을 수상했습니다.

전 세계 수많은 천문대에서 외계행성을 발견하기 위해

지금도 이 방법을 사용하고 있습니다.

다만 시선속도법은 큰 외계행성을 찾을 때 유용합니다.

지구와 같은 크기의 행성은 흔들림이 너무 작아서

현재의 기기로는 측정이 어렵습니다.

작고 어두운 행성의 경우 ‘중력렌즈 효과’를 이용합니다.

아인슈타인의 일반상대성 이론에 따르면,

중력을 가진 천체가 있으면 시공간이 휘어져 보입니다.

거리가 다른 별이 같은 방향에 있을 때

뒤쪽의 별빛이 앞쪽 별의 중력에 의해 굴절돼

휘어지는 현상이 나타납니다.

이를 중력렌즈 효과라 하는데요.

이때 만약 앞쪽 별이 행성을 가지고 있다면

이 행성이 별을 공전하면서

뒤쪽 별빛의 밝기를 불규칙하게 변화시킬 것입니다.

이를 이용해 앞쪽 별에 행성이 존재한다는 것을 알아낼 수 있죠.

지금까지 중력렌즈 효과로 37개의 외계행성을 찾아냈습니다.

과학기술이 점점 발전하면서

외계행성을 관측하는 방법은

점점 더 다양해지고 있습니다.

미래의 새로운 우주망원경은

또 다른 방식으로 외계행성을 찾을 수도 있을 겁니다.

KISTI의 과학향기에는

외계행성과 제2의 지구에 관한

흥미로운 이야기가 가득합니다.

KISTI의 과학향기로 오세요!