태양계 밖 지구 닮은 행성 7개 찾았다

국제공동연구팀 ‘지구의 일곱 자매들’ 발표 / 크기 비슷… 39광년 거리서 발견 / ‘액체 상태 물’ 존재 가능성 제기 / 생명체 진화 가능한 여건 기대도

지구와 비슷한 크기의 행성 7개가 태양에서 가까운 항성 주변에서 한꺼번에 발견됐다. 특히 표면 온도가 섭씨 0∼100도 안팎으로 물이 존재할만한 수준이어서 생명체가 진화할 수 있는 여건이라는 기대도 나온다.

벨기에·미국·영국·스위스·사우디아라비아 등의 연구자들로 구성된 국제공동연구팀은 과학지 ‘네이처’ 23일자에 이런 연구 결과를 발표했다.

지름, 질량, 거리 등을 감안해 그린 트라피스트-1(왼쪽)과 7개의 주변 행성들의 상상도.
네이처 제공, 연합뉴스

이는 ‘트라피스트-1’이라고 명명된 조그만 왜성(dwarf star) 주변에서 지구형 행성 3개를 발견했다는 지난해 5월 네이처 논문의 후속 연구다. 이 왜성은 지구에서 39광년(370조㎞) 떨어진 곳에 있다. 이는 태양-지구 거리의 250만배, 태양-목성 거리의 99만배에 이르지만, 항성 중에서는 우리 태양계에 매우 가까운 편이다. 우리와 가장 가까운 항성계인 알파 켄타우리와 태양 사이의 거리(4.4광년) 대비 8.9배다. 이 왜성의 질량은 태양의 0.08배, 반지름은 0.11배이며 표면 온도는 2550켈빈(K)으로 태양(5778K)의 절반 미만이었다.

연구진은 칠레, 모로코, 스페인, 남아프리카공화국, 미국 하와이 등 세계 각지에 있는 관측시설과 지구 주변 궤도를 돌고 있는 미국 항공우주국(NASA)의 스피처 우주망원경을 사용해 이 행성계를 추가 관측하고 분석했다.

이 행성 7개의 반지름은 지구의 0.7∼1.1배, 질량은 지구의 0.4∼1.4배 범위로, 크기와 질량이 지구와 비슷했다. 또 이 행성들은 밀도도 지구의 0.6∼1.2배 수준으로 비슷해, 주로 암석으로 이뤄진 ‘지구형 행성’일 가능성이 큰 것으로 분석됐다. 트라피스트-1이 내는 빛에너지 복사와 그 주변에서 확인된 행성 7개의 궤도를 고려하면 이 행성들의 표면 평형 온도는 섭씨 0∼100도 안팎으로 추정됐다. 만약 행성 표면에 물이 있다면 얼음이나 수증기가 아니라 액체 상태로 존재할 수 있는 여건이다.

또 이 행성들 중 가장 바깥에 있는 하나를 제외한 6개는 공전 주기가 각각 1.51일, 2.42일, 4.05일, 6.10일, 9.21일, 12.35일로, 서로 비교적 간단한 정수비를 이루고 있었다. 예를 들어 가장 안쪽에 있는 주기 1.51일짜리 행성이 8차례 항성 주위를 돌면 안쪽에서 2·3·4번째 행성은 각각 5차례·3차례·2차례 돌게 된다. 이는 마치 목성 주변을 도는 주요 위성 4개(이오·유로파·가니메데·칼리스토)의 관계와도 유사했다.

네이처는 논문과 별도로 이 연구에 대한 해설을 ‘지구의 일곱 자매들’이라는 이름으로 실었다. 해설을 집필한 이그나스 스넬렌 네덜란드 라이덴대 교수는 “이 행성들이 지구처럼 암석 위주로 이뤄졌거나 액체 상태 물이 존재할 가능성은 있지만, 지금 단계에서 단정할 수는 없다”고 설명했다. 이 행성들에 생명체가 존재하는지에 대해서는 “간단히 말해 우리는 모른다”고 선을 그었다. 그러나 그는 작은 왜성인 트라피스트-1이 수소를 소모하는 속도가 매우 느리기 때문에 수명이 10조 년에 이를 것으로 예상되고 이는 현재 우주의 나이보다 700배 이상 길다며 “생명이 진화하기에 충분히 긴 시간이라고 할 수 있다”고 설명했다.

김수미 기자 [e-mail]