차세대 망원경이 외계 행성을 찾는 데 어떻게 도움이 될까요?

최근 몇 년 동안 우리는 태양계 밖에 있는 놀라운 행성들을 발견했습니다. 그 외에도 잠재적으로 거주 가능, 우리는 또한 다음과 같은 외계 행성을 발견했습니다. 별보다 더 뜨겁게, 가지다 철비와 노란 하늘, 그리고 그것은 솜사탕의 밀도. 하지만 우리는 아직 세상에 존재하는 것의 표면만 간신히 긁었을 뿐입니다.

차세대 행성 사냥 임무는 훨씬 더 발전하여 수천 광년 떨어진 곳에서도 외계 행성을 식별하고 거주 가능성을 결정합니다. 우리 은하의 건초 더미에서 행성의 바늘을 찾는 방법에 대해 자세히 알아보기 위해 최첨단 외계 행성 프로젝트에 참여하는 세 명의 전문가와 이야기를 나눴습니다.

외계 행성의 폭발

최초의 외계 행성은 1992년에 발견되었으며, 30년도 채 되지 않아 우리 태양계 외부에 알려진 행성의 수가 폭발적으로 늘어났습니다. NASA 견적 알려진 외계 행성의 수는 27개월마다 대략 두 배로 늘어납니다.

외계 행성 발견은 1995년 외계 행성 51 Peg b의 유명한 발견과 같이 지상 망원경을 사용하여 시작되었으며, 이로 인해 두 명의 스위스 천문학자가 노벨상을 받았습니다. 그러나 NASA와 같은 우주 기반 행성 사냥 망원경의 출현으로 외계 행성 사냥이 본격적으로 시작되었습니다. 케플러 그리고 테스 임무.

이제 NASA와 ESA(유럽 우주국)의 새로운 임무는 그 어느 때보다 멀리 있는 외계 행성을 더 자세히 식별하고 조사하고 있습니다.

우리 은하계에서 외계 행성 찾기

PLATO는 ESA의 차세대 행성탐사 우주망원경으로, 현재 2026년 발사를 목표로 제작 중이다. 임무는 은하계에서 상대적으로 우리에게 가까운 밝은 별에 집중될 것입니다. 일반적으로 300광년에서 1,000광년 사이의 지역에 있으며, 각 지역을 최소한 이년.

이번 임무는 연구원들이 먼 별의 밝기를 측정하는 통과 방법을 사용해 거주 가능한 세계를 검색할 것입니다. 별의 밝기가 일정한 간격으로 떨어지면 행성이 그 사이를 지나가고 있음을 의미합니다. 우리와 별은 별이 발산하는 빛의 일부를 차단하고 명도. 이 딥을 정확하게 측정하면 PLATO와 같은 도구가 행성의 크기를 매우 정확하게 계산할 수 있습니다.

2년의 관측 기간을 통해 과학자들은 더 긴 주기의 행성을 검색할 수 있습니다. 그래서 케플러 같은 임무는 오랜 시간 동안 하늘의 작은 부분을 바라보는 반면, TESS는 하늘의 작은 부분을 바라본다. 짧은 시간 동안 하늘의 넓은 지역을 볼 때 PLATO는 넓은 지역과 오랫동안 볼 것입니다. 시간.

PLATO의 프로젝트 과학자인 Ana Heras는 인터뷰에서 Digital Trends와의 인터뷰에서 우리와 같은 행성을 발견하려면 이전 임무보다 관측 기간이 더 긴 도구가 필요하다고 설명했습니다. “우리는 지구와 유사한 행성을 탐지하고 싶습니다. 이는 지구와 유사한 행성을 지구에서 보고 싶다면 이를 의미합니다. 거주 가능 구역, 그것은 1년의 궤도 주기를 가질 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다. "그래서 우리는 적어도 2개의 통과를 보고 싶기 때문에 적어도 2년 동안 관찰해야 합니다."

현재 모델은 특정 별의 두 통과를 관찰하면 식별할 수 있는 충분한 데이터를 제공하고 어느 정도까지 제공할 수 있다고 제안합니다. 외계 행성의 특징을 지정하지만 PLATO가 다음과 같은 경우 3년 또는 심지어 4년 동안 동일한 영역을 관찰할 가능성이 있습니다. 필요한.

이러한 지구와 유사한 행성 외에도 PLATO는 잠재적으로 그들을 공전하는 거주 가능한 외계 행성. 망원경의 매우 정확한 광도계는 관찰되는 별의 진동에 대한 정보도 측정할 수 있으며, 이를 통해 과학자들에게 별의 내부 구조와 연령에 대해 알 수 있습니다. 헤라스는 “이를 통해 우리는 항성 진화에 대한 이해와 항성 물리학에 대한 일반 지식을 환상적인 방식으로 발전시킬 수 있을 것”이라고 말했습니다.

PLATO의 가장 흥미로운 가능성 중 하나는 매우 정확하여 외행성이라고 불리는 외계 행성 주위를 공전하는 달을 감지할 수도 있다는 것입니다. 달이 우리 태양계 외부에 존재한다는 것은 당연한 일이지만, 현재의 방법으로는 아직 달의 발견을 확실하게 확인하지 못했습니다.

PLATO가 그러한 달을 찾을 수 있다는 가능성은 지구와 같은 행성뿐만 아니라 지구와 유사한 달 등 다양한 유형의 거주 가능한 환경을 검색할 가능성을 열어줍니다. 토성의 위성 엔셀라두스 이는 우리 태양계에서 지구가 아닌 곳 중 가장 유망하고 잠재적으로 거주 가능한 위치 중 하나입니다.

우리 은하계에는 몇 개의 행성이 있습니까?

우리는 지금까지 약 4,200개의 외계 행성을 발견했으며, 거의 매달 더 많은 행성이 발표되고 있습니다. 그러나 우리 은하계에 정확히 몇 개의 행성이 있는지에 관한 열린 질문이 남아 있습니다. 이동 방법과 같은 방법을 사용하면 특정 구성의 행성만 표시됩니다. 특히 가까이 있는 행성은 더욱 그렇습니다. 따라서 우리는 은하계에 얼마나 많은 행성이 있는지 더 잘 이해하려면 은하계에 대한 전반적인 시각이 필요합니다. 총.

NASA가 곧 할 일이 바로 이것이다. 낸시 그레이스 로마 우주 망원경, 또는 간단히 Roman은 발견을 목표로 합니다. 망원경은 현재 제작 중이며, 2025년 말이나 2026년 초에 발사되면 로마 은하 외계 행성 조사(RGES)라고 불리는 밤하늘 조사를 시작할 예정입니다.

이 조사의 목적은 외계 행성 자체를 발견하거나 조사하는 것이 아니라 오히려 우리 은하 호스트 행성 시스템에 얼마나 많은 별이 있는지, 그리고 이러한 시스템이 어떻게 구성되어 있는지에 대한 큰 그림 보기 배포.

빛을 구부려 행성 탐지

하늘 조사를 수행하기 위해 Roman은 외계 행성을 찾아낼 수 있지만 대부분 과학자들에게 행성이 공전하는 별에 대해 알려주는 마이크로렌즈라는 기술을 사용할 것입니다.

RGES의 수석 조사관인 Scott Gaudi는 Digital Trends와의 인터뷰에서 “마이크로렌즈는 여러 면에서 독특합니다.”라고 말했습니다. 이는 별을 탐지하는 데 사용되는 중력 렌즈라는 프로세스를 기반으로 합니다. “작동 방식은 한 별을 충분히 오랫동안(약 50만 년) 바라보다가 우연히 전경에 있는 또 다른 별이 배경 별의 빛을 두 개의 이미지로 분할할 수 있을 만큼 배경 별이 시야에 충분히 가까이 떠 있습니다.”라고 그는 말했습니다. 설명했다.

“배경 소스 별은 전경 별이 앞으로 올수록 밝아집니다. 전경 별의 중력이 멀어지는 광선을 휘게 하기 때문입니다. 시선에서.” 이는 과학자들이 배경 별이 더 밝아졌다가 어두워지는 것을 관찰하면 다른 별이 그 별과 그 사이를 지나갔다고 추론할 수 있다는 것을 의미합니다. 우리를.

이 기술은 외계 행성을 탐지하기 위해 더욱 정교해질 수 있습니다. 가우디는 “앞에 있는 별에 행성이 있다면 그 행성에도 질량이 있다는 뜻”이라며 “이는 중력 렌즈를 통해 해당 별을 렌즈화할 수 있다는 의미”라고 말했다. “따라서 전경 호스트 별이 생성한 배경 별의 두 이미지 중 하나가 우연히 행성 가까이 지나가면 짧은 시간이 발생합니다. 지구 질량 행성의 경우 몇 시간에서 목성 질량의 경우 며칠까지 지속되는 추가적인 밝아짐 또는 어두워짐 행성."

문제는 행성과 별이 그대로 늘어선 이런 사건이 드물고 예측할 수 없다는 점이다. 따라서 이를 포착하기 위해 천문학자들은 엄청난 수의 별을 관찰해야 합니다. 가우디는 “50만년마다 별당 한 번의 렌즈 이벤트가 발생하기 때문에 기다리는 데 오랜 시간이 걸린다”고 말했다. "그래서 우리는 은하 팽대부(은하 중앙에 있는 별들이 밀집된 지역)에 있는 대략 1억 개의 별을 모니터링하고 있으며, 언제든지 수천 개가 렌즈로 촬영되고 있습니다."

Roman은 시야가 매우 넓기 때문에 은하 팽창의 큰 덩어리를 관찰할 수 있으므로 이러한 유형의 조사에 특히 적합합니다. 또한 15분의 시간 단위로 수백만 개의 별을 모니터링할 수 있어 연구원들이 이러한 렌즈 현상이 발생하는 것을 포착할 수 있습니다.

보완 임무

우리 은하계에 얼마나 많은 외계 행성이 존재할 수 있는지에 대해 지금까지 우리가 가지고 있는 주요 데이터는 현재 은퇴한 케플러 우주 망원경에서 나온 것입니다. 2009년부터 2018년까지 하늘을 조사한 15만여 개의 별의 밝기를 측정해 트랜짓을 이용해 외계행성을 찾는다. 방법.

이 임무는 오늘날 외계 행성 연구의 토대를 마련했습니다. 그러나 케플러가 사용한 방법으로 인해 놓쳤을 수 있는 외계 행성이 여전히 많이 있습니다. Roman 프로젝트는 다른 방법을 사용하여 이 작업을 확장하고 보완하는 것을 목표로 합니다.

"RGES 조사는 케플러를 보완할 것이기 때문에 중요합니다"라고 Gaudi는 설명했습니다. "마이크로렌즈 방법은 본질적으로 더 멀리 있는 행성에 민감합니다. 따라서 행성의 궤도보다 대략 더 큰 궤도를 가진 행성은 지구." 예를 들어, 먼 외계인이 우리 태양계를 관찰하기 위해 이 방법을 사용한다면, 다음을 제외한 모든 행성을 탐지할 수 있을 것입니다. 수은.

“반면 케플러는 지구 질량의 행성에만 거의 민감하지 않았습니다. 따라서 우리는 은하계 외행성에 대한 통계적 인구조사를 수행하기 위해 RGES 조사를 반드시 수행해야 합니다.”라고 Gaudi는 말했습니다.

또한 마이크로렌즈는 관찰되는 별의 밝은 빛에 의존하지 않으므로 과학자들은 우리에게 가깝거나 은하 중심만큼 멀리 있는 시스템을 관찰할 수 있습니다. Roman은 연구자들이 행성계가 우리 은하계 전체에 어떻게 분포되어 있는지에 대한 통계적 이해를 얻을 수 있게 해줄 것입니다. "그래서 우리는 실제로 다른 어떤 시스템으로는 불가능한 외행성 시스템의 은하 분포를 결정할 수 있습니다. 기술."

대중교통을 사용하여 외계 행성 특성화

PLATO와 로마 망원경은 새로운 외계 행성을 발견하고 우리 은하계에 총 얼마나 많은 외계 행성이 존재하는지 추정하는 데 매우 중요합니다. 그러나 행성의 수와 위치를 알고 나면 질량, 크기, 연령과 같은 특성을 조사하여 이러한 행성에 대해 더 자세히 알아볼 수 있는 새로운 도구가 필요합니다. 이 정보는 목성이나 토성과 같은 거대 가스 행성이든, 지구나 화성과 같은 암석 행성이든, 거기에 어떤 종류의 행성이 있는지 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다.

최근 ESA가 출시되었습니다. 궤도에서 외계 행성을 조사하는 CHEOPS(CHaracterising ExOPlanets Satellite)라는 새로운 우주 기반 망원경. CHEOPS 프로젝트는 재임 기간 동안 몇 가지 새로운 외계 행성을 발견할 가능성이 높지만, 주요 목표는 통과 방법을 사용하여 다른 조사에서 발견된 외계 행성을 더 자세히 조사하는 것입니다.

CHEOPS의 프로젝트 과학자인 Kate Isaak은 인터뷰에서 Digital Trends와의 인터뷰에서 “우리는 사실상 후속 임무입니다.”라고 설명했습니다. "우리는 무엇보다도 알려진 외계 행성의 크기를 찾기 위해 후속 조치를 취하고 있습니다."

이는 이 프로젝트의 과학자들이 언제 통과가 일어날지에 대해 필요한 정보를 이미 갖고 있기 때문에 관찰에 있어 이점을 갖는다는 것을 의미합니다. 그들은 정보를 포착하기 위해 이동하는 동안 적절한 순간에 대상 행성을 향해 기기를 가리킬 수 있습니다.

CHEOPS는 불과 몇 달 전에 출시되었지만 이미 다음과 같은 새로운 정보를 발견했습니다. 행성 KELT-11 b연구자들의 성명에 따르면, 이 기발한 행성은 밀도가 너무 낮아서 "충분히 큰 수영장에서 물 위에 떠 있을 수 있을 것"이라는 사실을 발견했습니다.

지구를 찾아서 2

외계행성을 탐지하고 연구하는 것은 단순히 다음과 같은 이상한 세계를 찾는 것이 아닙니다. KELT-9b 또는 AU 마이크 b 그렇지만. 이는 또한 가장 큰 질문에 관한 것이기도 합니다. 지구 외부에 생명체가 존재하는지 여부입니다. 현재 천문학자들이 수행하고 있는 작업은 행성이 어디에 있는지뿐만 아니라 거주 가능한지 여부에 대한 질문을 조사하기 시작했습니다. 결국, 그들은 이 먼 행성에 실제로 생명체가 존재하는지 확인하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

Isaak은 “외계행성 과학의 성배 중 하나는 생명체를 찾는 것입니다.”라고 말했습니다. “사람들이 찾고 있는 것 중 하나는 지구와 같은 행성입니다. Earth 2라고 말할 수 있습니다.” 여기에는 별의 거주 가능 구역(행성 표면에 액체 물이 존재할 수 있는 별과의 거리) 내에서 암석 행성을 찾는 것이 포함됩니다. 다가오는 제임스 웹 우주 망원경과 같은 향후 임무에서는 멀리 떨어진 외계 행성에 대기가 있는지 조사할 수도 있습니다.

PLATO 프로젝트 과학자인 Heras는 거주 가능성 탐색의 중요성에 동의했습니다. “거주 가능한 외계 행성에 대한 연구는 행성이 어떻게 진화했는지뿐만 아니라 생명체가 어떻게 출현했는지 이해하기 위한 실제로 다음 단계입니다.”라고 그녀는 말했습니다. "우리가 외계 행성에 대해 배웠다면 다음 단계는 생명의 발달과 생명이 어떻게 시작되었는지에 대해 더 많이 배우는 것입니다."

우리 태양계와 비슷한 다른 태양계가 있는지에 대한 큰 공개 질문도 있습니다. “우리는 또한 우리 행성이 얼마나 독특한지 알고 싶습니다.” 헤라스가 말했습니다. 그녀는 수천 개의 외계 행성이 발견되었음에도 불구하고 이들 중 별의 거주 가능 구역 내에 있는 행성은 거의 없다고 설명했습니다. "그래서 우리는 우리의 지식으로는 태양계가 얼마나 독특한지, 지구가 얼마나 독특한지 아직 알지 못합니다."

궁극적인 질문

외계 행성 발견과 생명체 탐색 사이의 이러한 연결은 이 프로젝트에 참여하는 과학자들과 먼 세계에 대해 배우고자 하는 대중의 욕구를 모두 촉진합니다. 기괴한 외계 행성에 대해 듣는 것은 불가능하며, 이 이상한 장소에서 사는 것이 어떨지 상상하지 않는 것은 불가능합니다.

Isaak은 "외계 행성은 이해하기 쉽기 때문에 매우 매력적입니다."라고 말했습니다. “우리는 행성에 살고 있습니다. 우리가 혼자인지에 대한 질문은 철학적으로, 육체적으로, 심리적으로 심오한 질문이며, 우리가 쉽게 이해할 수 있는 매혹적인 질문입니다. 외계 행성을 찾고 연구하는 것은 우리가 혼자인가? 라는 질문을 향한 단계입니다. CHEOPS를 사용하면 우리는 생명체를 찾지 못할 것입니다. 우리는 Planet X에서 작은 녹색 인간을 발견했다고 임무를 끝내지는 않을 것입니다. 하지만 우리가 할 일은 장기적으로 이를 수행할 수 있는 프로세스에 기여하는 것입니다.”

비록 생명에 대한 탐색이 아무것도 나오지 않더라도 그것은 여전히 ​​심오한 발견일 것입니다. 그리고 탐색 자체는 우주에서 우리가 차지하는 위치에 대한 과학적 조사와 깊은 숙고를 촉발할 수 있습니다.

가우디는 “우리 모두는 의미를 찾고 있다고 생각한다”고 말했다. “생명, 심지어 단순한 생명체라도 지구 생명체와 별개로 다른 행성에서 발생했는지 여부에 대해 어떻게든 알 수 있다면 — 그렇지 않다면 우리는 우주적으로 외롭습니다. 어느 쪽이든 우리 자신에 대한 관점과 세상에서 우리의 위치에 매우 심오한 영향을 미칠 것입니다. 우주. 제가 개인적으로 거주 가능성과 잠재적인 생명에 대한 탐구를 연구하게 된 것은 바로 그 의미입니다.”