1. 지구의 존재를 아는 외계행성
인류가 태양계 밖의 행성을 처음 찾아낸 이래 4,400여 개가 넘는 외계행성을 발견했습니다. 주로 행성이 별 앞을 지나는 이른바 '천체면 통과' 때 별빛이 줄어드는 것을 보고 외계행성을 찾아내는데, 인류와 비슷한 수준의 천문관측 기술을 가진 외계문명이 있다면 태양계 내에서도 '창백한 푸른 점'으로만 보이는 지구와 생명체의 존재를 확인할 수 있는 행성은 과연 몇 개나 될까라는 물음에 대해 미국 코넬대학 칼 세이건 연구소 소장이자 천문학교수인 리사 칼테네거 박사가 이끄는 연구팀이 답을 내놓았습니다. 과학 저널 '네이처'와 코넬대학에 따르면 연구팀은 지구로부터 326광년 이내에 있는 '가까운' 별 중 이론적으로 지구를 찾아낼 수 있는 항성이 2,034개에 달한다는 연구 결과를 발표하였습니다. 이 중 1,715개는 인류가 문명을 꽃피운 지난 5천 년 사이에 천체면 통과 방식으로 지구를 포착할 수 있는 위치에 있었으며, 나머지 319개는 앞으로 5천 년 사이에 이 영역에 추가로 들어설 것으로 분석하고 있습니다. 연구팀은 이 항성 중 7개는 이미 외계행성을 갖고 있는 것으로 확인된 상태라면서, 이 행성들에 인류에 필적하는 관측 기술을 가진 외계문명이 있다면 지구의 존재는 물론 생명체가 살고 있다는 것도 알아냈을 것이라고 했습니다. 연구팀은 우리 은하의 별 지도를 작성해 온 유럽우주국(ESA)의 '가이아' 위성 관측 자료를 토대로 1만 년에 걸쳐 어떤 별이 '지구 천체면 통과 관측 영역계(Earth Transit Zone)'에 들어서고 나가는지를 분석했습니다. 지난 2020년 12월에 공개된 가이아 위성의 3차 자료 초기분(eDR3)은 약 18억 개 항성의 정확한 위치와 이동 정보를 담아 과거와 미래의 위치까지 계산해 낼 수 있었습니다. 연구팀은 이를 통해 과거 5천 년과 미래 5천 년간 지구 천체면 통과 관측 영역에 들어서는 항성 2,034개 중 117개가 인류의 전파가 도달할 수 있는 100광년에 있으며, 이 중 75개는 약 100년 전 민간 방송사가 우주로 전파를 송출한 이후에도 이 영역 안에 있는 것으로 분석했습니다. 연구팀은 약 11광년 떨어진 처녀자리의 '로스-128' 행성계에 지구의 1.8배에 달하는 외계행성이 적색왜성을 돌고 있는데, 만약 이곳에 외계문명이 존재했다면 3,057년 전부터 2,158년간 지구의 천체면 통과를 관측할 수 있는 위치에 있었다고 밝혔습니다. 이 항성은 그러나 약 900년 전 지구 천체면 통과 영역에서 벗어난 상태입니다. 약 45광년 밖에 있는 트라피스트(Trappist)-1 행성계의 경우 지구 크기의 행성이 7개에 달하고, 4개는 생명체 서식 가능 영역 안에 있는 것으로 관측되었지만 이 행성에서는 외계문명이 있다고 해도 1,632년 뒤에나 지구의 존재를 관측할 수 있는 영역에 들어설 것으로 분석되었습니다.
2. 달과 비슷한 크기에 태양 질량의 1.35배인 백색왜성 발견
우주를 채우고 있는 별은 대부분 진화 마지막 단계에서 재만 남은 백색왜성이 됩니다. 약 97%가 이런 좀비 별이 되는데, 가장 작으면서 가장 무거운 백색왜성의 '극단'을 보여주는 별이 새로 발견되어 학계에 보고되었습니다. 하와이 켁 천문대와 외신 등에 따르면 캘리포니아공과대학의 천체물리학자 카이아조 박사가 이끄는 연구팀은 지구에서 약 130광년 떨어진 곳에서 관측된 백색왜성 ZTF J1901+1458에 대한 연구 결과를 과학 저널 '네이처'에 발표했습니다. 이 백색왜성의 지름은 약 4,272km로 달 3,475km보다 약간 더 큰 정도이지만, 질량은 태양의 무려 1.35배에 달합니다. 지금까지 가장 작은 백색왜성 기론은 지름약 4,960km의 RE J0317-853과 WD 1832+089가 갖고 있었습니다. 우주에서 이보다 밀도가 더 높은 천체는 태양의 10배 이상 질량을 가진 항성이 초신성으로 폭발한 뒤 형성하는 블랙홀과 중성자별밖에 없습니다. 백색왜성은 태양 질량 8배를 넘지 못하는 항성이 맞는 마지막 형태입니다. 태양도 약 50억 년 뒤에는 적색거성으로 부풀어 올랐다가 표면을 모두 날려버리고 작은 백색왜성으로 생을 마감하게 됩니다. 태양계는 항성이 태양 하나지만 우주에는 동반성 즉 짝별을 가진 항성계가 더 일반적이며 이런 항성들은 백색왜성이 된 뒤 서로 다가서며 에너지를 잃고 하나가 됩니다. 이 과정에서 충분히 질량이 확보되면 이른반 'Ia형 초신성'으로 폭발하고, 이 질량 수준에 도달하지 못하면 이전 백색왜성보다 더 큰 질량을 가진 새로운 백색왜성이 됩니다. 연구팀은 ZTF J1901+1458이 후자의 경로를 밟아 극단적 백색왜성이 된 것으로 분석했습니다. 백색왜성의 합체 과정에서 자기장이 더 강력해지고 자전주기도 더 빨라지는데 ZTF J1901+1458의 자전주기는 7일이며, 자기장은 지구의 10억 배에 달하는 것으로 추측됩니다. 지금까지 관측된 백색왜성 중 자전주기가 가장 빠른 것은 EPIC228939929로 5.3분마다 한 바퀴 돌고 있습니다. 연구팀은 ZTF J1901+1458이 중성자별로 진화하기에 충분한 질량과 밀도를 가져 중심 내에서 원재핵 내 양성자가 전자를 포획해 중성자를 형성하면서 심이 붕괴에 중성자별이 될 수 있는 것으로 추정하고 있습니다. 중성자별은 대형 별이 초신성 폭발을 거쳐 형성하는 것으로만 알려져 있었는데, 연구팀의 이런 추정이 맞다면 폭발 없이 중성자별이 만들어지는 새로운 경로가 확인되는 것이며, 우주에 이렇게 형성되는 중성자별이 많을 수 있다는 것을 의미하는 것으로 지적되었습니다.
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