인류가 찾아낸 외계행성의 수가 6000개를 넘으면서 관측 방법에도 시선이 모였다. 천문학자들은 1995년 외계행성을 처음 특정한 이래 대략 30년간 6000개 넘는 천체를 발견했다.
미 항공우주국(NASA) 데이터베이스에 등록된 태양계 외부 행성, 즉 외계행성은 지난 9월 17일 자로 6007개를 찍었다. 태양이 아닌 항성을 도는 외계행성의 탐사는 태양계 및 우주에 대한 이해를 높일 뿐만 아니라 천문학 발달에 중요하고 언젠가 이뤄질 행성 이주를 위해 필요하다.
최초로 확인된 외계행성은 1995년 관측된 페가수스자리 51b다. 페가수스자리 방향으로 지구에서 약 50광년 떨어진 항성 페가수스자리 51을 공전하는 이 행성은 질량이 목성의 약 0.46배로 추측됐다. 이를 발견한 행성학자 미셸 마요르(83)와 디디에 쿠엘로(59)는 2019년 노벨물리학상을 수상했다.
앞서 1992년에는 처녀자리 방향으로 약 2000광년 거리의 펄사 PSRB1257+12를 공전하는 천체 2개가 확인됐다. 항성을 도는 행성이 아니어서 페가수스자리 51b를 최초의 외계행성으로 친다.
외계행성을 관측하는 방법은 계속해서 발전하고 있다. 가장 보편적인 것은 트랜싯법이다. 행성이 주성(항성) 바로 앞을 가로지르는 현상을 트랜싯(transit)이라고 하는데, 이때 주성의 밝기가 미미하게 일시 저하된다. 트랜싯법은 이 현상에 따른 주성의 밝기 변화를 단서로 외계행성을 간접 검출한다.
트랜싯을 일으키는 외계행성은 일정한 주기로 주성을 공전하므로 반복되는 트랜싯 주기를 통해 행성의 공전주기를 알 수 있다. 또한 트랜싯이 일어날 때 주성의 광도 곡선(시간의 경과에 맞게 변화하는 천체의 광도를 나타낸 곡선)을 기초로, 행성의 지름이나 대기의 유무까지 파악 가능하다.
NASA 관계자는 “최근에는 트랜싯 주기에 생기는 약간의 변동을 기초로 중력을 개입시켜 상호작용하는 다른 행성을 탐색하는 트랜싯 시간 변동법(transit-timing variation), 일명 TTV법도 활용하는 중”이라고 설명했다.
또 다른 외계행성 관측 방법은 시선속도법이다. 태양계 바깥의 행성이 공전하면 주성도 같은 주기로 원을 그리듯 움직이는 데 서 착안한 방법이다. 그 관측 데이터에서 행성의 공전주기와 최소 질량을 구할 수 있다.
트랜싯법은 지구 관점에서 주성의 앞을 가로지르는 행성 외에는 발견할 수 없지만, 시선속도법을 쓰면 트랜싯 현상을 관측할 수 없는 행성, 즉 지구 관점에서 공전궤도가 그리는 평면이 기울어진 행성도 특정할 수 있다.
한편 외계행성은 성질도 다양해서, 항성의 바로 근처를 공전하기에 고온으로 가열된 뜨거운 목성(hot jupiter) 같은 거대 가스행성이 존재한다. 항성 2개를 공전하는 외계행성도 있고, 충분한 대기 등 생명체 존재 조건을 가진 해비터블 존(골디락스 존)에 속한 것도 있다. 이런 천체는 외계행성 탐사 1순위에 든다.
현재까지 인류가 6000개 넘는 외계행성을 발견했지만, 여러 방법으로 그 존재를 추측할 뿐 직접 장비로 촬영한 것은 87개에 불과하다. NASA 관계자는 “통상 외계행성은 주성인 항성에 비해 매우 어둡고 밝은 주성의 빛에 섞여 보이지 않는다”며 “외계행성의 대부분은 주성의 관측을 통한 간접적인 방법으로 발견해 사진이 없다”고 언급했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
