'골디락스'에 해당되는 글 2건

  1. 2013.12.30 골디락스 영역 속 제2의 지구를 찾아라
  2. 2010.11.15 내 컴퓨터로 외계인을 찾는다!?
골디락스 영역 속 제2의 지구를 찾아라

경제가 높은 성장률을 기록하면서도 물가상승은 거의 없는 이상적인 상태를 가리켜 흔히 ‘골디락스’라고 한다. 골디락스는 영국의 전래동화인 ‘골디락스와 곰 세 마리’에 등장하는 소녀 이름에서 유래했다. 소녀는 숲 속에서 길을 잃고 헤매다가 우연히 곰의 집에 들어가 스프 세 접시를 발견한다. 마침 배가 고팠던 소녀는 뜨거운 스프, 차가운 스프, 적당한 온도의 스프 중 적당한 것을 맛있게 먹는다. 이를 비유해서 이상적인 경제 상태를 골디락스 경제라고 부르게 된 것이다.

그런데 ‘골디락스’라는 단어는 천문학에도 사용되고 있다. 생명체가 살아가기 위해서는 물이 있어야 하고, 기온이 높지도 낮지도 않아야 하며, 태양과 같은 항성의 빛을 꾸준하게 받을 수 있어야 한다. 과학자들은 이 같은 조건을 갖춘 지역을 ‘골디락스 영역(Goldilocks zone)’또는 ‘생명체 거주 가능 영역(habitable zone)’이라고 부르고, 이 부근에서 지구와 같은 행성을 찾아왔다.

2013년 11월 4일 미국 하와이의 켁(Keck)천문대는 UC 버클리와 하와이대 공동연구팀이 우리 은하에서 태양 같은 별의 약 20%가 생명체가 살 수 있는 지구 크기 행성들을 거느리고 있다는 사실을 통계적으로 알아냈다고 발표했다.

미국항공우주국(NASA)이 운영하는 외계행성 관련 포털사이트 ‘플래닛 퀘스트(PlanetQuest)’에 따르면, 11월 7일 기준 외계행성으로 확인된 개수는 931개, 외계행성 후보는 3,602개에 이른다.

2009년 NASA는 ‘제2의 지구’를 찾기 위해 케플러 탐사선을 발사했다. 이 탐사선에 실린 우주망원경은 4년 동안 15만 개의 별을 사진으로 찍어 3,500개 이상의 외계행성 후보를 발견했다. 11월 현재 NASA의 발표 자료에 따르면 이들 중에서 50% 정도가 지구 크기의 두 배보다는 작은 수준이고, 나머지 50% 정도는 해왕성, 목성과 비슷한 거대 행성이다.

하지만 지구 크기의 2배보다 작은 외계행성 후보 1,750개가 모두 ‘제2의 지구’는 아니다. 아직까지 이들이 외계행성으로 확인되지 않기도 했지만, 실제로 지구를 닮았는지 모르기 때문이다. 그렇다면 외계행성이 지구를 얼마나 닮아야 ‘제2의 지구’라고 부를 수 있을까.

먼저 지구 크기의 외계행성이라고 해도 지구처럼 그 행성이 돌고 있는 별인 모성(母星)으로부터 적당한 거리에서 돌고 있어야 하고 행성의 온도는 너무 뜨겁지도, 너무 차갑지도 않야 한다. 따라서 지구 크기의 행성이 골디락스 영역에 위치해야 한다.

그런데 문제는 지구 크기의 행성이 골디락스 영역에 있다고 해서 반드시 생명체가 살기에 알맞다고 말할 수 없다는 것이다. 세계적인 ‘행성 사냥꾼’ 제프리 마시 UC 버클리 교수는 “어떤 행성은 두꺼운 대기를 가져 DNA 같은 분자가 살아남기에 그 표면이 너무 뜨거울 수 있고, 다른 행성은 암석 표면을 가져 생명체에 적합한 액체 상태의 물이 존재할 수 있다”고 말했다.

다행히도 마시 교수팀은 지구 크기의 행성들이 실제 암석질이라는 희망을 불어넣었다. 연구팀이 지구 크기의 행성 ‘케플러 78b’가 지구와 동일한 밀도를 가져 필시 지구처럼 암석과 철로 구성돼 있을 것 같다고 발표했기 때문이다.

UC 버클리와 하와이대 공동연구팀은 케플러 우주망원경과 켁천문대 자료를 어떻게 분석했을까. 자료의 분석을 주도했던 UC 버클리 대학원생 에릭 페티구라는 케플러 우주망원경으로 관측한 별들 중에서 가능하면 많은 수를 켁천문대의 지름 10m의 쌍둥이 망원경으로 스펙트럼 관측을 했다. 별의 실제 밝기와 행성의 지름을 결정하기 위해서다.

연구팀은 태양과 비슷하거나 태양보다 약간 차갑고 작은 별 4만 2,000개에 집중했고, 그 별들을 돌고 있는 행성 후보 603개를 발견했다. 이들 중에서 단지 10개만이 지구 크기였는데, 크기가 지구 지름의 1~2배이고 온도는 모성으로부터 적당히 열을 받아 생명체에 적합한 상태였다. 연구팀은 지구가 태양으로부터 받는 빛의 양의 1/4~4배를 받는 행성을 ‘생명체 거주 가능’ 행성이라고 정의했다.

에릭 페티구라는 ‘행성 찾기 알고리즘’을 개발해 생명체 거주 가능 영역에 있는 지구 크기의 행성들을 찾도록 했고 이 알고리즘이 목표 행성들을 잘 찾는지를 살펴봤다. 실제로는 케플러 자료에 가짜 행성을 집어넣는 트릭을 사용했고, 이 알고리즘이 목표 행성을 얼마나 놓치는지에 주목했다.

이렇게 하면 연구팀이 놓친 실제 행성의 수를 파악할 수 있고, 이를 바탕으로 외계행성의 통계조사를 할 수 있다. 결국 연구팀은 우리 은하에서 태양 같은 별의 22%가 생명체 거주 가능 영역에 지구 크기의 행성을 품고 있다고 추정했다. 오차는 ±8%였다.

이로써 케플러 우주망원경의 주요 미션을 달성한 셈이다. 우리 은하에 있는 1,000억 개의 별 중에서 얼마나 많은 수가 잠재적으로 생명체가 살 만한 행성을 갖고 있는지를 결정하는 것이 주요 미션이었기 때문이다.

“이는 밤하늘에서 수많은 별들을 쳐다볼 때 생명체 거주 가능 영역에 있는 지구 크기의 행성 중에서 가장 가까운 것이 지구에서 12광년(1광년=9조 4,600억 km)보다 가까이 있을지 모른다는 뜻이다. 놀랍게도 이 행성을 품고 있는 별은 맨눈으로도 볼 수 있을 것이다.” 에릭 페티구라의 설명이다.

앞으로 케플러 우주망원경 이후에 지구 크기 행성의 사진과 스펙트럼을 얻기 위한 미션은 손쉽게 진행될 전망이다. 생명체 거주 가능 영역에 있는 지구 크기의 표본을 찾기 위해 수십 개의 가까운 별만 관측하면 되니까 말이다.

글 : 이충환 과학칼럼니스트

 

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한밤중, 무서운 꿈에 깜짝 놀라 잠에서 깬 태연이 부모님 침대로 쏙 들어가 숨는다.
“아빠, 이번만은 정말 혼자 자기 싫어서 핑계 대는 게 아니에요. 진짜로 악몽을 꿨단 말이에요.”
“도대체 무슨 꿈인데!”

“꼽등이처럼 생긴 외계인 등이 쩍하고 갈라지더니, 연가시가 나와서 막 쫓아오는 거예요. 그래서 ‘옳거니~ 김연아로 변신해서 스케이트 날로 혼내주마’ 그러고 있는데, 갑자기 외계인 연가시가 쥐를 통째로 삼키고는 E.T로 변신해서 자꾸만 손가락을 내놓으라지 뭐에요. 내가 싫다고 그랬더니 ‘외계인을 웃기면 살려주지’ 라는 거 있죠? 간신히 저팔계 흉내 내서 외계인을 물리치고 깼어요. 으…, 정말 무서웠어요.”

“에고, 참 꿈도 버라이어티하게 꾼다. 온갖 외계인 영화에 김연아와 개그콘서트까지, 네 뇌에는 도대체 뭐가 들어있는 거냐?”

“아빠, 그런데 외계인은 정말 어떻게 생겼을까요? 아니, 존재하기는 할까요?

“글쎄다. 과학자들 사이에서도 ‘있을 것이다’, ‘없을 것이다’ 라는 의견이 분분하단다. 지구에 사는 생물들이 너무나도 희귀하고 특수한 상황에서 탄생된 ‘기적’같은 존재이기 때문에 다른 곳에서는 생겨날 수 없다는 과학자들도 있고, 지구와 조건이 비슷하다면 100% 존재할 것이라는 과학자들도 있지.

“비슷한 조건을 가진 행성이 있긴 있어요?”

“물론 있지. 중심별, 그러니까 태양 같은 항성에서 너무 멀지도, 너무 가깝지도 않아서 생명체가 살 가능성이 높은 지역을 ‘골디락스’라고 부른단다. 그런데 얼마 전 지구로부터 약 20광년 떨어진 골디락스 존에서 ‘글리제 581g’라는 행성이 발견돼 과학기술계를 한바탕 떠들썩하게 한 적이 있단다. ‘글리제 581g’는 질량이 지구의 3~4배로 대기를 붙잡아 두기에 충분하고, 표면 중력도 지구와 비슷해서 인간이 걸어 다닐 수 있는 수준인데다, 바다나 호수가 있고 식물이 존재할 가능성도 높은 것으로 알려졌지.

“허걱, 그럼 거기에 E.T가 살면서 자전거 바구니를 타고 다니는 거 아니에요?”

“그거야 알 수 없지만, 이번 연구결과를 내놓은 미국 국립과학재단은 이런 종류의 행성이 우주 전체 행성의 10~20%에 달해서 아마도 수백억 개는 될 거라고 추정하고 있단다.

“추정만 하면 어떻게 해요. 확실히 있다, 없다 얘기를 해줘야지. 안 그래요?”

“아, 답답하면 네가 찾아내든가! 아무튼 좀 더 정확한 방법으로 외계인을 찾는 연구가 없는 건 아냐. 생명체가 있을 것으로 추정되는 행성의 대기 스펙트럼 즉 수증기나 생명의 부산물인 산소, 메탄, 질소화합물 등 다양한 가스가 얼마나 존재하는지를 확인할 수 있다면 생명의 존재여부를 정확히 알 수 있겠지. 실제로 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주기구(ESA)는 오는 2014년쯤에 초강력 우주망원경을 발사해서 이러한 대기 정보를 측정할 계획을 갖고 있단다.

“2014년이면 아직도 3년이나 남은 거잖아욧!!”

태연은 그때까지 못 참겠다는 표정으로 아빠, 엄마를 본다. 엄마도 기가 막히다.

“그럼 직접 찾아보렴. ‘외계 지적생명체 탐사계획(SETI@home)’에 참가하면 간접적으로나마 외계인을 찾는데 일조할 수 있단다. 이 프로젝트는 ‘만약 지구 밖 외계에 인간처럼 지능을 가진 생명체가 있다면 뭔가 우리에게 메시지를 보내지 않을까? 만약 그렇다면 그걸 잡아내자’는 생각에서 시작된 세계 최대 규모의 데스크톱 그리드 프로젝트야. 미국 우주과학연구소가 지상 최대의 우주망원경인 아레시보 망원경을 통해 외계의 전파를 받으면 이것을 전 세계 회원들의 유휴 컴퓨터 자원으로 분석하는 형태로 진행된단다.”

“아, 뭐가 그렇게 어려워요!!”

“쉽게 말해서, 우리가 쓰는 컴퓨터는 보통 전체 능력의 10% 정도밖에 사용하지 않거든. 남는 90%의 능력(컴퓨터를 쓰지 않을 때는 100%의 능력)을 인터넷을 이용해 한 곳으로 모아주는 거야. 아주 많은 사람들이 자신들의 컴퓨터 자원을 제공하면 어지간한 슈퍼컴퓨터를 능가하는 능력을 만들 수가 있는데, 이것을 가지고 외계에서 온 정보들은 분석하는 거란다. 에휴~ 쉽게 말하는 것도 참말 힘들다!”

“와, 멋지다!!”
얼마 전부터는 우리나라 자체적으로도 비슷한 프로젝트가 추진되고 있단다. ‘SETI Korea’라고 하는 건데, 연세대, 울산대, 탐라대에 설치돼 있는 21m 전파망원경 3대가 관측 데이터를 제공하면 한국과학기술정보연구원(KISTI)이 유휴 컴퓨터 자원들을 모아서 분석하는 거지. 네가 회원으로 참여해서 외계인을 찾으면, 네 덕분에 외계인을 찾게 되는 거나 마찬가지란다.

“에이, 왜 그러실까. 물론 ‘SETI Korea’도 좋지만 전 이미 꿈에서 다양한 종류의 외계인들과 교신을 한 몸이라고요. 외계인이 손가락도 맞대자고 하지, 외계인을 배꼽잡고 웃게도 만들었지, 이미 외계인들한테는 캡짱 인기 지구인일 테니까 꿈에서 만나는 걸로도 충분해요. 아~ 졸리다. 이번 꿈에서는 엄마, 아빠한테도 외계인을 소개해 드릴게요. 그러려면 어쩔 수 없이 엄마 아빠 사이에서 자야겠네~ 룰룰루~~”

글 : 김희정 과학칼럼니스트
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