천문학자들이 외계행성을 찾는 방법과 생명을 지탱할 수 있는 행성을 판단하는 방법

먼 별 주위에 있는 행성의 존재를 확인하려면 거의 항상 간접 증거가 필요합니다. 별의 눈부신 광선이 행성 자체의 희미한 빛을 압도하기 때문입니다. NASA의 과학부는 현재 사용 중인 4가지 주요 감지 기술을 나열합니다. 통과 방법, 시선 속도, 중력 마이크로렌징 및 직접 영상화로, 각각 다양한 종류의 행성과 거리에 적합합니다.

볼 수 없는 행성을 감지하는 4가지 방법

통과 방법은 행성이 별의 앞을 지날 때 별의 밝기가 작게 정기적으로 감소하는 것을 찾습니다. 2009년부터 2018년까지 운영된 NASA의 케플러 우주 망원경은 이 기술을 사용하여 4년 동안 하늘의 한 지역에서 약 150,000개의 별을 관찰했습니다. NASA의 외계행성 통과 조사 위성(TESS)은 2018년 발사 이후 이 방법을 계속했으며, 2026년 10월 초 현재, Caltech의 IPAC이 유지하는 NASA 외계행성 아카이브에 따르면 1,000개 이상의 확인된 행성에 기여했습니다.

시선 속도는 때때로 흔들림 방법이라고 불리며, 궤도를 도는 행성의 중력에 의해 야기된 별의 광 스펙트럼의 미세한 변화를 측정합니다. NASA는 이 기술이 1995년 태양 같은 별 주위에서 처음으로 확인된 외계행성인 51 Pegasi b를 드러냈음을 지적합니다.

중력 마이크로렌징은 중력이 빛을 구부린다는 아인슈타인의 예측에 의존합니다. 행성을 가진 별이 더 먼 배경별의 앞을 지날 때, 전경 시스템은 특징적인 패턴으로 배경별의 빛을 잠깐 확대합니다. NASA의 계획된 Nancy Grace Roman 우주 망원경은 이 방법을 사용하여 별로부터 먼 행성을 찾기 위해 설계되었습니다.

직접 영상화는 별빛에 미치는 영향에서 존재를 추론하기보다는 행성 자체로부터의 빛을 포착합니다. 주로 별로부터 먼 어린, 자체 발광하는 가스 거성에 대해 작동합니다. NASA는 여러 적외선 파장에 걸친 James Webb 우주 망원경의 HIP 65426 b의 직접 이미지를 최근 예로 들고 있습니다.

거주 가능 영역: 필요하지만 충분하지 않음

행성이 확인되면 연구자들은 행성이 별의 거주 가능 영역에 있는지 확인합니다. 이는 올바른 대기압이 주어질 때 표면 온도가 액체 물을 허용할 수 있는 궤도 거리의 범위입니다. NASA는 이것이 별에 따라 다르다고 설명합니다. 더 뜨거운 별은 더 넓고 더 먼 거주 가능 영역을 가지며, 작고 희미한 적색 왜성은 가까운 좁은 영역을 가집니다.

거주 가능 영역에 있다고 해서 거주 가능성이 보장되지는 않습니다. NASA는 7개의 지구 크기의 암석 행성을 가진 적색 왜성 시스템인 TRAPPIST-1을 지적합니다. 여러 행성이 그 거주 가능 영역 내에 있습니다. 하지만 James Webb 우주 망원경의 관찰은 TRAPPIST-1 d가 감지 가능한 대기를 가지지 않는 것으로 보인다고 나타내며, NASA의 자료는 위치만으로는 충분하지 않다는 증거로 인용합니다. 별의 유형도 중요합니다. NASA는 M형 왜성 적색 왜성 주위의 행성(은하에서 가장 흔한 별)이 대기를 벗겨낼 수 있는 상승된 X선 및 자외선 방사선에 직면해 있음을 지적합니다. 반면 K형 왜성은 일부 연구자들에 의해 더 오래 지속되고 더 안정적인 조건을 제공하는 것으로 간주됩니다.

대기 읽기: 생물 서명 문제

별을 통과하는 행성의 경우 천문학자들은 투과 분광법을 사용할 수 있습니다. 통과 중에 행성의 대기를 통해 필터링되는 별빛은 특정 가스에 의해 특정 파장에서 흡수되어 연구자들이 바코드에 비교하는 분광 패턴을 생성합니다.

준해왕성 행성 K2-18b는 이러한 수치들이 얼마나 논쟁의 여지가 있을 수 있는지를 보여줍니다. 케임브리지 대학교의 Nikku Madhusudhan이 이끄는 팀은 2023년에 Webb의 NIRISS 및 NIRSpec 기기를 사용하여 지구상의 해양 생물에 의해 주로 생성되는 가스인 디메틸 황화물(DMS)의 약하고 신뢰도가 낮은 힌트를 처음 보고했습니다. EarthSky에 따르면, 2025년에 동일한 팀은 이전 관찰보다 다른 파장 범위를 다루는 Webb의 MIRI 기기를 사용하여 DMS 또는 관련 화합물인 디메틸 디설파이드의 통계적으로 더 강한 신호를 보고했습니다.

이 주장은 신속한 반발을 야기했습니다. 행성 과학자 Sarah Hörst와 외계행성 연구자 Chris Lintott 및 Ryan MacDonald는 DMS가 비생물적 화학을 통해 형성될 수 있으며 단일 분자가 생명을 확립할 수 없다고 주장했다고 EarthSky가 보도했습니다. Madhusudhan 자신은 EarthSky에 따르면 연구자들은 자신의 결과에 대해 "깊게 회의적"이어야 한다고 말했습니다.

다음은 무엇인가

독일의 국가 항공우주 연구 센터 DLR의 기여로 구축된 유럽우주기구의 PLATO 임무는 2026년 후반에 아리안 6 로켓으로 지구에서 약 150만 킬로미터 떨어진 태양-지구 라그랑주 포인트로 발사될 예정입니다. DLR에 따르면 PLATO는 26개의 카메라를 사용하여 태양 같은 별 주위의 이동하는 지구형 행성을 모니터링하기 위해 최소 200,000개의 별을 모니터링하며, 특히 그들의 거주 가능 영역의 지구 크기의 세계를 목표로 합니다.

2026년 10월 8일 현재, NASA 외계행성 아카이브는 6,445개의 확인된 외계행성을 나열했습니다. 그 주의 업데이트는 또한 NASA의 TESS 임무만의 데이터가 Caltech의 IPAC이 유지하는 아카이브에 따르면 1,000개 이상의 확인된 행성에 기여한 시점을 표시했습니다.