외계행성(Exoplanet) 탐사

태양계 외부의 다른 별 주위에서 공전하고 있는 행성을 외계행성이라고 부릅니다. 즉, 이러한 행성들은 태양이 아닌 다른 별계에서 발견되는 것입니다. 1992년에 처음으로 발견된 이후, 수천 개의 외계행성이 이미 확인되었고, 계속해서 새로운 외계행성이 발견되고 있습니다.  

태양과 같은 별 주위를 공전하는 두개의 외계행성(출처 : NASA)

 

 

최초의 외계행성

 

최초의 외계행성은 1992년에 발견되었는데, 이 발견은 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 천문학자인 Alex Wolszczan과 Dale Frail에 의해 이루어졌습니다. 그들은 펜실베이니아 주에 위치한 Arecibo 관측소를 사용하여 처음으로 외계행성을 발견하였습니다. 

 

이 외계행성은 펄서(소형 행성 혹은 소행성)로 알려진 매우 밀집된 중성자 별인 PSR B1257+12 별에 소속되어 있습니다. PSR B1257+12 주위에는 적어도 두 개의 행성이 발견되었습니다. 이 발견은 외계행성의 존재를 처음으로 입증한 중요한 순간 중 하나였습니다. 이후 수십억 광년 거리의 다양한 많은 외계행성들이 발견되었습니다. 

 

 

외계행성의 탐사 방법

 

외계행성(Exoplanet)은 다양한 방법으로 발견될 수 있습니다. 주로 사용되는 몇 가지 방법은 아래와 같습니다. 

 

• 트랜짓 메소드(Transit Method) : 트랜짓 메소드는 외계행성이 그 주위를 도는 동안 행성이 그 앞을 지나가면서 일시적으로 별의 빛이 차단되는 현상을 관찰하는 방법입니다. 이러한 빛의 감소를 통해 행성의 존재, 크기, 공전 주기 등을 알 수 있습니다. 케플러 우주망원경은 이 방법으로 수많은 외계행성을 발견했습니다. 
• 도플러 스펙트로스코피(Doppler Spectroscopy) 또는 라돈-해리 방법(Radial Velocity Method) : 이 방법은 별이 행성과 서로 중심을 공유하는 중심 진동운동을 하는 것을 관찰하는 것입니다. 행성의 무게 때문에 별과의 중심을 공유하는 둥근 궤도를 따라가면서 별의 속도가 변하는데, 이를 도플러 효과로 감지합니다. 
• 직접 관측 : 일부 대중적인 방법은 행성을 직접 관측하는 것입니다. 이 방법은 주로 대량의 행성이 주변 별과의 간격이 충분히 넓어서 행성의 빛을 분리하여 관찰할 수 있는 경우에 적용됩니다. 
• 마이크로렌즈(Microlensing) 방법 : 이 방법은 전경의 별이 뒤에 위치한 배경 별의 빛을 렌즈로써 사용하여 그림자를 만들어내고, 이 그림자를 행성이 지나가면서 증폭된 빛을 관찰하는 것입니다. 

 

이러한 방법들은 각각 장단점이 있으며, 서로 보완적으로 사용되어 외계행성을 발견하고 그 특성을 연구하는 데 기여하고 있습니다. 

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발견된 외계행성

 

NASA의 Exoplanet Archive와 다양한 천문학적 관측을 통해 발견된 외계행성은 수천 개에 이릅니다. 이 중 일부는 특히 잘 알려져 있거나 특이한 특성을 가진 행성으로 주목받고 있습니다. 몇 가지 잘 알려진 외계행성에 대해 알아보겠습니다. 

 

• 케플러-22b(Kepler-22b) : NASA의 케플러 우주망원경에 의해 발견된 행성으로, 지구와 비슷한 크기와 주변 별에서의 위치를 가지고 있어 생명이 존재할 수 있는 환경일지도 모른다는 관측이 있습니다. 
• 트라피스트-1(TRAPPIST-1) : TRAPPIST-1은 지구에서 약 40 광년 떨어진 항성으로, 이 주변에는 여러 개의 지구 크기의 행성들이 있습니다. 이 시스템은 행성의 대기 조건이나 물이 존재할 가능성 등에 대한 연구에 매우 유용한 자료를 제공하고 있습니다. 
• HD 209458b(Osiris) : 이 행성은 탐사기에 의해 처음으로 대기가 감지된 행성으로, 대기 내의 수소가 태양 풍에 흘러가는 것이 관측되었습니다. 
• 51 Pegasi b : 이 행성은 1995년에 처음으로 발견된 외계행성 중 하나로, 태양과 비슷한 스펙트럼을 가진 별 51Pegasi 주위를 공전하고 있습니다. 이 발견은 현재의 외계 행성 탐지 기술을 크게 발전시키는 계기가 되었습니다. 

 

이 외에도 다양한 크기와 특성을 가진 수많은 외계행성이 발견되어 연구되고 있습니다. 외계행성 연구는 우리 우주에 대한 이해를 확장하고, 생명의 존재 가능성을 탐색하는 데에도 기여하고 있습니다. 

 

 

외계행성 탐사 망원경

 

• 케플러 우주망원경(Kepler Space Telescope) : 케플러는 2009년에 발사되어 2018년까지 운영되었던 우주망원경으로, 주로 트랜짓 메소드를 사용하여 외계행성을 발견했습니다. 케플러는 수천 개의 행성 후보를 찾아내고, 이 중 많은 행성이 확인되었습니다. 
• 테서코프(TESS) : 케플러의 후속으로 개발된 테서코프는 2018년에 발사되어 태양계 밖의 행성을 탐사하고 있습니다. 트랜짓 메소드를 사용하여 광범위한 영역을 조사하여 수천 개의 행성 후보를 발견하고 있습니다. 
• 스파이처(Spitzer Space Telescope) : 스파이처는 적외선 우주망원경으로, 2003년에 발사되어 2020년에 미션을 종료하였습니다. 스파이처는 다양한 방법을 사용하여 외계행성을 탐사했는데, 특히 적외선을 이용하여 행성의 대기 조건을 연구하는 데에 기여했습니다. 
• HARPS(High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) : HARPS는 라돈-해리 방법을 사용하여 행성을 찾는 데에 특화된 지상 기반의 분광계입니다. 유럽 남반구 천문대인 라 세라나피스 천문대에 위치해 있으며, 많은 외계행성을 발견하고 궤도 특성을 정밀하게 측정하는데 성공했습니다. 
• ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) : ALMA는 매우 민감한 망원경으로, 마이크로렌즈 및 다른 방법을 사용하여 외계행성을 탐사합니다. 특히 망원경의 높은 해상도를 통해 태양계 밖의 행성과 그 주변 구조를 연구하는데 기여하고 있습니다. 

이러한 우주 및 지상 기반의 망원경들은 다양한 방법으로 외계행성을 탐사하여 이들의 특성과 우주의 다양성을 연구하고 있습니다.