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안녕 게이들아. 저번에 어떤게이가 댓글로 슈퍼지구에 관해 써달라고 부탁하더라. 그래서 이번에는 슈퍼지구에 관해 써보려고 해.

항상 고맙다.

1. 슈퍼지구란?

슈퍼지구란, 사전적 정의에 의하면 외계행성의 일종으로, 지구보다 크지만 천왕성이나 해왕성보단 작은 암석질 행성을 전부 지칭하는 말이야.

뉴스에 보면 슈퍼지구=생명체가 사는 지구라고 많이 나와있어서 슈퍼지구가 생명체가 살 가능성이 있는 행성이라고 단정짓는 사람도 있는데,

말그대로 슈퍼지구는 커다란 지구일 뿐, 꼭 생명체가 산다고 보장할 수는 없어. 그냥 지구보다 큰 암석질의 행성이라고 생각하면 돼.

2. 어떻게 발견하나?

항성의 떨림을 이용하는 기법. 가장 대표적인 방법이다.

대표적으로 두 방법이 있어. 하나는 바로 행성의 중력에 의한 항성의 떨림을 이용하는 방법이지.

이의 간단한 원리는, 저번에 명왕성을 소개했을 때 자세히 읽었다면 알 수 있을거야.

보통 별 두 개가 하나의 계를 이룬다면, 이들의 질량중심은 두 항성 바깥쪽에 위치하기 때문에 이들은 우리가 보기에 서로가 서로를 공전하는 꼴이 돼.

하지만 이 두 별의 질량차이가 심해지면 심해질수록 질량중심은 더 큰 질량을 가진 항성쪽으로 가까워지고, 차이가 어느 지점을 지나게 되면,

질량중심이 항성 내부로 들어가버려. 두 항성은 질량중심을 중심으로 공전하는데, 질량중심이 가까운 항성은 그만큼 덜 움직이고

먼 항성은 그만큼 더 많이 움직이겠지.

항성과 행성의 관계에서도 마찬가지야. 항성과 행성도 어찌보면 쌍성관계에 있다고 할 수 있지. 다만 그 질량차이가 무지막지해서

그 계의 질량중심은 모항성의 중심쪽에 매우 치우쳐 있어. 하지만 완벽하게 중심이 아니기 때문에 미세하게나마 움직여. 이를 떨림이라고하는데,

이를 감지할 수 있다면 그 항성에는 행성이 존재할 수 있다는 가능성을 가지게 돼.

따라서 질량이 큰 행성을 거느릴수록 우리쪽에선 발견하기가 쉽지.

이게 좋은 것 같아보이지만, 정작 우리와 비슷한 지구형 행성을 찾기에는 약간 힘들지. 지구형 행성은 가스형 행성처럼 무한대로 커질 수 없는 데다,

크기의 제한으로 질량마저 제한되기 때문이지.

두번째로는 행성의 중력으로 인한 빛의 휘어짐. 즉 중력렌즈를 이용해서 발견할 수도 있는데, 자세한 방법은 이럴거야.

행성이 항성을 통과하는 항성면 통과라는 현상이 있는데, 항성내부로 들어갈 때 행성의 중력 때문에

빛이 약간 휘어서 들어가는 시간이 약간 늘어져. 하지만 이는 매우 미세하기 때문에 관측하기 정말 어렵지.

3. 언제 처음 발견했나?

최초의 슈퍼지구, 하지만 중성자별을 돌고 있었다.

하지만 관측기술의 발전으로, 결국 최초의 슈퍼지구를 발견하게 돼. 1992년, 알렉산더와 데일이라는 천문학자는 중성자 별 주변을 도는 행성을 발견해.

그때문에 이 행성의 이름도 PSR B1257+12로 붙여졌지. PSR은 Pulsar의 줄임말로 보면 돼. 공교롭게도, 이 행성은 저번에 잠깐 소개해 준 중성자별에 딸린 행성이였어.

질량은 지구의 네 배쯤 되는 거대한 행성이었지. 중성자별은 저번에 소개한 바와 마찬가지로 어마어마한 자기장과 방사능 때문에

그곳에서 감히 생명체가 살 수 없어. (SF소설에는 이런 행성에서 사는 생명체도 나오긴 하지만)

글리제 876d의 상상도.

그리고 10여년 동안 슈퍼지구 발견이뜸해지다 13년이 지난 2005년, 드디어 태양과 같은 주계열성에 속한 항성 주위를 도는 슈퍼지구를 발견해.

이 행성이 Gliese 876이라는 항성을 돌고 있어서 Gliese 876 d라고 붙여졌지. 이 행성은 지구 질량의 약 7.5배나 되는 거대한 행성이었지만,

모항성에 너무 가까워 공전주기가 고작 2일밖에 안돼. 그나마 모항성이 적색왜성이라 표면온도는 약 400도정도만 된다고 추산하고 있지.

4. 골디락스 존에 속한 슈퍼지구의 발견

대부분의 외계행성들은 모항성과의 거리가 매우 가깝고, 질량또한 해왕성만한 데다가 가스형이라서 발견하는 내내 과학자들에게 실망감을 안겨줬어.

그러다가 마침내 골디락스 존에 속한 슈퍼지구를 발견하게 돼. 여기서 말하는 골디락스존은 영국의 전래동화 골디락스와 곰세마리에 나오는 용어인데,

골디락스존의 천문학적 정의는, 너무 뜨겁지도 않고 너무 차갑지도 않은 구역을 뜻해. 이말은, 액체상태의 물이 존재하는 구역을 동시에 의미하지.

아무튼 이런 슈퍼지구는 2007년 4월에 발견되는데, 스테판 오드리라는 천문학자는 Gliese 581이라는 항성 주위를 도는 두 개의 행성을 발견함을 학계에 보고하게 돼.

천문학자들이 항성의 떨림을 이용해서 나름대로 계산을 해보니, 놀랍게도 두 행성 모두 다 골디락스존에 포함된다는 결론을 얻어냈어.

Gliese 581c의 상상도

학자들은 이 두 행성에 Gliese 581 c와 Gliese 581 d라 이름붙여.

Gliese 581c는 대략 지구질량의 5배정도되는 행성이야. 근데 모항성과의 거리는 700만 km밖에 안돼. 그럼에도 불구하고 학자들은 이 행성에 생명체가 살 것이라고

확신했지. 그 이유는 Gliese 581은 적색왜성이었기 때문이야. 때문에 광도와 표면온도가 매우 낮았고, 그에따라 골디락스존도 안쪽으로 이동한거지.

하여튼, 이 행성의 표면온도는 낮에는 섭씨 40도정도 , 밤에는 영하 3도정도 되리라고 예측하고 있어. 이 행성의 특징 중 하나는,

모항성에 너무 가까워서 자전과 공전이 일치한다는거야. 공전주기는 비록 짧겠지만 한쪽은 약간 뜨거워지고 한쪽은약간 추워지겠지.

Gliese 581 d는 대략 지구 질량의 8배 정도 되는 행성이야. 모항성과의 거리는 약 2천만 km정도. 아직 이 행성에 관한 정보는 알려지지 않았어.

Gliese 581d의 상상도

5. 의미있는 발견들.

다음에는 특이한 기법으로 발견된 행성, 혹은 골디락스존에 포함된 행성들이 포함돼 있어.

2006년

OGLE-2005-BLG-390Lb의 상상도.

이 해에는 특이한 방법으로 발견된 두 행성이 있는데, OGLE-2005-BLG-390Lb와 HD 69830 b가 그 주인공이야. 이 두행성은 특이하게도

중력렌즈효과로 발견하게 돼.  두 행성의 질량은 각각 지구의 6배와 10배 정도 된다고 해.

HD 69830 b의 상상도

2008년

MOA-2007-BLG-192Lb의 상상도

이 해에는 현재까지 발견된 행성 중 가장 작은 행성이 발견돼. MOA-2007-BLG-192Lb이라는 긴 이름을 가지고 있는 이 행성은 그때당시에 발견된 행성 중 가장

작은 질량인 지구질량의 3.3배수준이었어. 신기하게도 이 행성의 발견 역시 중력렌즈기법을 이용했다고 해.

2009년

COROT-7b의 상상도

2009년에 발견된 COROT-7b라는 슈퍼지구는 비록 모항성을 22시간을 주기로 공전하는 매우 빠른 행성었지만, 그 행성을 이루는 내부물질이

태양계의 지구형 행성과 매우 유사하다고 알려져 있는 행성이야. 이 행성의 질량은 지구의 4.4배지.

Gliese 581 e의 상상도.

이때 발견된 Gliese 581 e라는 새로운 행성은 기존의 가장 작은 질량기록을 깨지. 이 행성은 지구질량의 1.9배로 2009년까지 발견된 행성 중 가장 작은 질량을

가지고 있었다고 해. 이 행성은 모항성을 약 200만 km주위에서 3일마다 공전해. 이 행성의 온도는 대략 1천도 이상이라고 추산하고 있어.

9월에 발견된 GJ 1214 b라는 슈퍼지구는 글리제 시리즈 행성들과 마찬가지로 액체상태의 물이 존재하리라고 여겨지는 행성이야.

GJ 1214 b의 상상도

2010년

글리제에서 발견된 행성만 6개나 된다. 제일 마지막으로 발견된 행성이 Gliese 581g

이 해에는 Gliese 581 g가 새로 발견돼. 질량은 지구의 3.1배정도로 추산하고 있고,  모항성을 37일 주기로 돌고 있어. 이 행성 역시 액체상태의 물이 존재하리라

여겨지는 행성이지. 어찌보면 글리제 581이라는 항성은 제일먼저 개척될 우리의 첫 식민지가 될 것 같아.

2011년

HD 85512 b 의 상상도

2월 2일, 케플러 우주망원경은 대략 1235개의 항성리스트를 작성한 후 이들 모두를 조사했지.

그결과 그중 68개의 지구형 행성이 발견되었고, 그중 54개가 골디락스존에 있을거라고 계산해.

(Rp=0.85), KOI 701.03 (Rp=1.73), KOI 268.01 (Rp=1.75), KOI 1026.01 (Rp=1.77), KOI 854.01 (Rp=1.91), KOI 70.03 (Rp=1.96)

등등 수없이 많아. Rp는 행성의 반지름으로, 지구반지름을 1로 놓고 계산한 수치들이야.

8월 17일에는 HD 85512 b라는 역시 골디락스존에 속한 행성이 발견돼.

Kepler-22b의 상상도

그해 12월 5일, 케플러 우주망원경은 Kepler-22b라는 역시 골디락스존에 속한 행성을 발견하지.

그해 12월, 케플러 우주망원경은 2326개의 후보자 항성들을 조사하여 270여개의 지구와 비슷한 행성, 680여개의 슈퍼지구, 나머지는 해왕성급~목성급 되는

행성들을 마구마구 발견해.

그리고 12월 20일, Gliese 581 c 주변에 위성이 하나있음을 알게돼.

2012년

Gliese 163c 의 상상도.

이 해에는 Gliese 163c라는 골디락스존에 있으리라고 예상되는 슈퍼지구가 발견돼.

2013년

KOI-172.02의 상상도. 생각해보니 지구 사진이다. 그만큼 지구와 판박이라고한다.

얼마 전 1월 7일, 역시 케플러우주망원경은 KOI-172.02이라는 지구정도 크기의 행성을 발견해. 이 역시 생명체가 살 만한 환경이라고 하네.

나사에서 발표한 현재까지 발견된 행성들.

http://en.wikipedia.org/wiki/Super-Earth

사진출처 : 구글링.