[우주] 2세대 외계행성 척후병을 보내다 우주항공

tesslavaplanet.jpg » 테스 망원경이 별 앞을 지나가는 상상도. 나사 제공

 

나사, 케플우주망원경 이을 `테스' 발사

스페이스X, 24번째 로켓 회수 기록 세워

 

케플러우주망원경의 뒤를 이을 미 항공우주국(NASA)의 외계행성 탐사 망원경 `테스'(TESS=Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 18일 오후 6시51분(현지시간, 한국시간 19일 오전 7시51분) 미 플로리다주 케이프커내버럴공군기지 케네디우주센터에서 발사됐다. 이날 발사는 일론 머스크가 이끄는 우주개발업체 스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려 이뤄졌다. 팰컨9 로켓 1단계 추진체는 발사 8분여 뒤 2단계 추진체와 분리돼 해양바지선으로 귀환했다. 이로써 스페이스엑스는 24번째 로켓 회수 기록을 세웠다.

테스의 목적은 태양계 밖에서 밝게 빛나는 행성들의 카탈로그를 작성하는 것이다. 나사는 이를 토대로 그 별들의 대기, 특히 수소 흔적 등을 관찰할 예정이다. 외계생명체가 존재하거나 인류가 거주할 수 있는 환경을 갖추고 있는지를 알아보기 위해서다. 한마디로 제2의 지구를 찾는 척후병을 보낸 셈이다. 테스는 발사 48분뒤 궤도에 안착했으며, 앞으로 60일 후부터 본격적인 활동을 시작할 예정이다.
테스의 활동 기간은 2년이다. 이 기간 동안 하늘에서 가장 밝게 빛나는 별 20만여개를 살펴보면서 이 별 주위를 도는 행성들의 신호를 찾아나선다. 대부분 300광년 이내의 거리에 있는 별들이 관찰 대상이다.  지구를 중심으로 10만~37만km의 타원형 궤도를 13.7일 주기로 공전하며 첫해는 남반구 하늘을, 다음해는 북반구 하늘을 살핀다. 테스의 지구 공전 궤도는 정확히 달 궤도의 절반에 해당한다. 이렇게 하는 이유는 지구와 달 사이에서 중력 균형을 이뤄 연료 소비를 최소화한 채 궤도를 안정적으로 돌기 위해서다. 지구에서 가장 가까운 지점에 도달했을 때 관측 데이터를 지구로 보내는데, 이 데이터가 지상에 도달하는 데는 3시간이 걸린다.

 launch.jpg » 스페이스엑스의 팰컨9 로켓에 실려 발사되고 있는 테스. 나사 웹TV

 

2년간 외계행성 2만개 확인 전망

나사(미 항공우주국)는 지구 크기만한 행성 50개와 지구의 2배만한 행성 500개를 포함해 2만개의 외계행성을 찾을 수 있을 것으로 보고 있다. 나사의 천체물리학부문 책임자인 폴 허츠(Paul Hertz)는 언론 인터뷰에서 "불과 25년 전만해도 우리가 알고 있는 행성은 태양계의 8개 행성뿐이었으나, 이후 다른 별들을 공전하는 행성 수천개를 발견했다"며 "그래서 지금 우리는 우리 은하에 있는 모든 별들은 각자의 행성 가족을 거느리고 있다고 믿게 됐다"고 말했다.
테스는 2009년에 발사된 케플러 우주망원경의 후속 망원경이다. 케플러망원경은 현재 연료가 바닥을 드러내면서 활동 종료를 앞두고 있다. 그동안 별 15만개를 관찰하면서 이들이 품고 있는 외계행성들을 다수 찾아냈다. 확인된 외계행성만 2300여개에 이르며, 비슷한 수의 행성 후보들이 확인 절차를 남겨두고 있다. 과학자들은 케플러망원경의 성과를 근거로, 우리 은하에는 너무 덥지도, 너무 춥지도 않은 거주 가능한 행성 후보가 적어도 20억개에 이르는 것으로 추정하고 있다.

 

tess.jpg » 테스 망원경에 탑재된 네 대의 카메라. 나사 제공

 

300광년 안팎 거리의 행성들 집중 관찰


그러나 대다수가 너무 멀고 희미해서 더 깊은 연구를 수행하기는 어려운 상태다. 테스는 하늘의 특정 위치만을 관찰해온 케플러와는 달리 네개의 첨단 카메를 갖추고 지구 주위를 타원형으로 돌면서 케플러보다 350배 더 넓은 하늘을 관찰한다. 이는 전체 하늘의 85%에 해당하는 범위다. 앞으로 테스가 관찰하게 될 별들은 케플러가 살펴본 별보다 밝기는 30~100배, 거리는 10배 더 가까운 것들이다.
테스가 행성 후보들을 찾아내는 방식은 케플러와 같다. 행성이 별의 앞을 지나갈 때 빛의 밝기를 추적하는 방식이다. 행성이 별의 앞면을 통과할 때는 행성에 가려져 별의 밝기가 약간 감소하는데 이 현상을 잡아내는 것이다. 케플러는 이런 방식으로 2300여개의 외계행성을 확인했다.
2020년에 발사될 나사의 제임스웹 우주망원경은 이들 중 유력한 후보들을 골라 더욱 세밀한 관찰을 수행한다. 또 2028년에는 유럽우주국(ESA)이 아리엘(Ariel) 우주탐사선을 발사해 행성 1000여개의 대기를 관찰한다. 유럽우주국은 테스가 찾아낼 수백개의 슈퍼지구 행성들이 아리엘의 표적이 될 것이라고 밝혔다. 인류가 지금까지 발견한 외계행성들은 모두 3800여개에 육박한다.

 041018_LG_TESS_inline2_730.png » 테스가 탐색할 외계행성들(오렌지색). 그동안 탐색하지 못한 구역의 공백을 메우게 된다. 가로축은 지구로부터의 거리(1파섹=3.26광년), 세로축은 행성의 크기(지구 대비). https://www.sciencenews.org/article/launch-tess-nasa-boost-search-exoplanets?utm_source=email&utm_medium=email&utm_campaign=latest-newsletter-v2

출처

https://edition.cnn.com/2018/04/18/us/nasa-tess-satellite-launch/index.html
https://phys.org/news/2018-04-nasa-planet-hunter-closer-earth-like-worlds.html
https://www.axios.com/nasas-next-exoplanet-hunting-mission-1515551498-8ced6d5a-b584-4a74-bdb9-3faec0b2aa46.html?
https://www.nasa.gov/press-release/nasa-prepares-to-launch-next-mission-to-search-sky-for-new-worlds
https://en.wikipedia.org/wiki/Transiting_Exoplanet_Survey_Satellite
테스 사진
https://www.space.com/40253-tess-exoplanet-mission-clean-room-visit-images.html

테스의 관찰 방법

https://theconversation.com/nasas-planet-hunting-spacecraft-tess-is-now-on-its-mission-to-search-for-new-worlds-94291


곽노필 한겨레신문 선임기자 nopil@hani.co.kr
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