우주의 다른 곳에서 생명체를 찾기 위한 초지구 실험실

첫 번째 외계 행성을 발견한 지 30년 만에 우리 은하에서 7,000개 이상의 외계 행성을 발견했습니다. 하지만 아직 발견되지 않은 것이 수십억 개나 더 있습니다!

동시에 외계 행성학자들은 우주의 다른 곳에서 생명체를 찾고자 외계 행성의 특성에 관심을 갖기 시작했습니다. 이것이 제네바 대학교(UNIGE)와 NCCR PlanetS를 포함한 국제 팀이 슈퍼 지구 HD 20794 d를 발견한 배경이었습니다.

이 새로운 행성은 편심 궤도에 있어서 별의 거주 가능 영역에 들어갔다 나왔습니다. 이번 발견은 세계 최고의 망원경을 사용하여 20년간 관찰한 결과입니다. 이 결과는 오늘 Astronomy & Astrophysics 저널에 게재되었습니다.

''우주에 우리만 있을까?'' 수천 년 동안 이 질문은 철학에 국한되었고, 현대 과학이 이에 대한 확실한 가설과 증거를 제공하기 시작한 것은 아주 최근의 일입니다. 그러나 천문학자들은 느리게 진전을 이루고 있습니다. 이론적이든 관찰적이든 새로운 발견은 지식의 한계를 밀어내어 건축물에 더해집니다.

1995년 태양이 아닌 다른 별을 공전하는 최초의 행성을 발견한 것이 그 예이며, 이로 인해 UNIGE 연구원 두 명인 미셸 메이어와 디디에 켈로즈가 2019년 물리학 노벨상을 수상했습니다.

거의 30년 후, 천문학자들은 7,000개가 넘는 이러한 외계 행성을 탐지하기 위해 많은 작은 단계를 밟았습니다. 현재의 과학적 합의는 우리 은하의 모든 별에 대한 행성계가 존재한다는 것을 지적합니다.

천문학자들은 이제 가설을 테스트하고 지식을 통합하기 위해 특성화하기 쉽거나 흥미로운 특징이 있는 외계 행성을 찾고 있습니다. 이는 UNIGE 천문학과 구성원이 포함된 팀이 방금 탐지한 행성 HD 20794 d의 경우입니다.

별의 거주 가능 영역에서

이 유망한 행성은 지구보다 큰 텔루르 행성인 슈퍼 지구입니다. 이 행성은 다른 두 행성이 포함된 행성계의 일부입니다.

태양과 같은 G형 별을 공전하는데, 거리는 불과 19.7광년으로, 우주의 규모로 보면 지구와 매우 가깝습니다. 이러한 ''가까움'' 덕분에 빛 신호가 더 잘 보이고 강하기 때문에 연구하기가 더 쉽습니다.

UNIGE 천문학과의 선임 강사이자 연구원이며 이 연구의 공동 저자인 Xavier Dumusque는 ''HD 20794 d가 공전하는 HD 20794는 평범한 별이 아닙니다.''라고 설명합니다.

''그 밝기와 근접성 때문에 외계 행성의 대기를 직접 관찰하는 임무를 가진 미래의 망원경에 이상적인 후보입니다.''

행성 HD 20794 d에 대한 관심은 항성의 거주 가능 영역에 위치하기 때문입니다. 이 영역은 액체 물이 존재할 수 있는 장소를 한정하는 영역으로, 우리가 아는 생명체의 발달에 필요한 조건 중 하나입니다. 이 영역은 여러 요인, 주로 항성의 속성에 따라 달라집니다.

태양이나 HD 20794와 같은 항성의 경우 0.7에서 1.5 천문 단위(AU)까지 확장될 수 있으며, 이는 지구의 궤도뿐만 아니라 태양의 경우 화성의 궤도도 포함합니다. 외계 행성 HD 20794 d는 항성을 공전하는 데 647일이 걸리며, 화성보다 약 40일 짧습니다.

지구나 화성과 같이 비교적 원형 궤도를 따르는 대신, HD 20794 d는 공전하는 동안 별까지의 거리가 크게 변하는 타원 궤적을 따릅니다.

따라서 이 행성은 궤도를 따라 별 HZ의 안쪽 가장자리(0.75 AU)와 바깥쪽(2 AU) 사이를 진동합니다.

이러한 구성은 천문학자들에게 특히 흥미로운데, 이론적 모델을 조정하고 행성의 거주 가능성 개념에 대한 이해를 테스트할 수 있기 때문입니다.

HD 20794 d에 물이 있다면 행성이 별 주위를 공전하는 동안 얼음 상태에서 액체 상태로 바뀌어 생명체가 나타나기 쉽습니다.

수년간의 관찰

이 슈퍼 지구를 탐지하는 것은 쉽지 않았고 그 과정은 반복적이었습니다. 연구팀은 ESPRESSO와 HARPS와 같은 최첨단 장비에서 20년 이상의 데이터를 분석했습니다. 후자의 경우 과학자들은 UNIGE에서 최근 개발한 데이터 감소 알고리즘인 YARARA에 의존할 수 있었습니다.

수년 동안 행성 신호는 노이즈로 인해 가려져 행성이 실제로 존재하는지 여부를 식별하기 어려웠습니다.

옥스포드 대학의 박사후 연구원이자 UNIGE에서 박사 학위를 받는 동안 YARARA를 개발한 Michael Cretignier는 "우리는 수년간 데이터를 분석하여 오염원을 신중하게 제거했습니다."라고 설명합니다.

HD 20794 d의 발견은 과학자들에게 우주에서 생명체를 찾는 새로운 가설을 모델링하고 테스트할 수 있는 흥미로운 실험실을 제공합니다.

이 행성계가 밝은 별과 가깝기 때문에 ESO의 초대형 망원경(ELT)을 위한 ANDES 분광기와 같은 차세대 기구의 주요 타겟이 됩니다. 이 행성에 생명체가 있는지 알아보려면 여전히 여러 과학적 이정표와 학제간 접근 방식이 필요합니다. 

이 행성의 거주 가능성에 대한 조건은 이미 UNIGE 과학부의 새로운 우주의 생명체 센터(CVU)에서 연구되고 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250128124258.htm