Astrometry를 이용한 외계행성 탐색법
수십년 간의 시행착오 끝에 천문학자들이 마침내 새로운 외계행성 탐색법을 개발해 냈습니다 - “astrometry”라 명명되었습니다. Steven Pravdo와 제트추진연구소의 Stuart Shaklan이 이끄는 연구팀이 캘리포니아 팔로마 천문대의 200인치 헤일 망원경을 이용하여 적색왜성 VB 10 주변을 공전하는, 목성의 6배 질량을 가진 외계행성(VB 10b)을 발견했다고 발표했습니다.
VB 10 시스템과 우리 태양계를 비교하고 있습니다. VB 10이 품은 행성 VB 10b는 목성과 크기는 비슷하지만 질량은 그에 6배에 달할 것으로 예상되었습니다. VB 10b의 궤도는 수성의 그것과 비슷하지만 공전속도가 훨씬 더 느린데 그것은 VB 10이 워낙 가벼운 별이기 때문입니다. VB 10은 태양의 1/10 크기, 질량은 1/12에 불과할 것으로 측정되었습니다.
Astrometry는 천문학자들이 350 여개의 외계행성을 찾아냈던 기존 탐색법과 유사하게 별의 미세 진동(wobble) 현상을 이용합니다. 이미 300 여개의 외계행성을 찾아내는 성과를 거둔 종전의 radial-velocity 테크닠은 외계행성이 모(母)항성 주변을 공전할 경우, 모항성이 지구 방향으로 가까와졌다 멀어졌다 하며 흔들리는 현상을 보고 외계행성의 존재를 가늠합니다 - 모항성 스펙트럼의 미세한 도플러 편이를 검출해 내는 것입니다. 반면 astrometry 테크닠은 수년 간에 걸쳐 모항성이 좌우, 혹은 위아래로 흔들리는 진동 현상을 직접 검출해 내는 방법입니다.
Pravdo 氏에 따르면 astrometry는 외계행성 중 특히 지구와 같이 생명체를 품을 수 있는 형태의 행성계를 찾아내는데 최적의 방법이라고 합니다. 이번에 새로 발견된 외계행성 VB 10b는 모항성인 VB 10을 매 9 개월에 한번씩 공전하고 모항성과의 거리는 수성-태양간 거리와 흡사한 것으로 측정되었습니다. 모항성의 어두운 밝기와 낮은 온도를 감안하면 이 행성이 받게 되는 에너지는 지구가 태양으로부터 받는 것과 비교했을 때 미미할 것으로 생각됩니다만, 목성 질량의 6배에 달하는 VB 10b는 엄청난 양의 내부 에너지를 자체 생성할 것이므로, 이런 여러 상황들을 감안할 때 인간과 유사한 생명체가 싹트기에 적합할런지도 모릅니다.
솔직히 말하면 이 행성 자체는 그다지 큰 의미가 없습니다. VB 10b의 거대한 질량과 모항성의 작은 질량(불과 태양의 8% 정도로서 엄밀히 “stardom”으로 분류)을 보면 이 시스템은 행성계라기 보다는 이중성계에 가까울런지도 모릅니다. 이 행성은 마치 별처럼 개스 구름으로부터 생성되었지, 여느 행성들처럼 강착 원반(accretion disk)로부터 만들어지지는 않았을 가능성이 높습니다.
중요한 것은 지난 50년 간 노력의 결과 astrometry 법이 결실을 이루었다는 것입니다. 지구와 인접한 Barnard 성 주변을 도는 행성을 발견했다는 Peter Van de Kamp의 주장이나, Lalande 21185 성의 행성을 발견했다고 하여 뉴욕타임즈의 표지를 장식했던 주장 모두 astrometry를 이용했었으나 그 어떤 것도 다른 천문학자들에 의해 확인되지 못했습니다. 만일 VB 10b가 공인된다면 astrometry는 외계행성을 찾아내는 여섯번째 방법으로 기록됩니다 - radial velocity, pulsar timing, transit, gravitational microlensing, direct imaging에 이어.
Astrometry 법으로 행성을 찾아내는 데에는 인내가 필요합니다. 수년간에 걸쳐 별이 미세하게 흔들리는 것을 엄청난 정밀도로 추적해야 하기 때문입니다. Pravdo 팀은 VB 10을 지난 12년 간 관찰해 오면서 불과 몇 밀리초각의 요동을 측정했습니다 - 이는 3.2km 떨어진 머리카락 굵기를 재는 것과 마찬가지입니다. 이들의 연구 발표는 Astrophysical Journal에 채택되어 발표되긴 하였으나 학계에서 정식 공인되지는 않은 상태입니다.
Pravdo 氏가 언급했 듯, astrometry 법은 지구 크기의 행성을 찾아낼 수 있는 잠재력이 있는 테크닠으로 알려져 있습니다. 외계행성 발견자로서 명성이 높은 캘리포니아 주립대학의 Geoff Marcy 氏에 따르면 astrometry야 말로 지구 크기의 소형 행성의 존재를 증명할 수 있는 유일한 방법이라고 합니다. 영국의 외계행성 연구가 David Kipping 氏는 만일 종전의 다른 방법을 썼더라면 VB 10b를 발견해 낼 수 없었을 것이라고도 합니다.
VB 10과 그의 행성 VB 10b는 지구로부터 20 광년 떨어져 있으며 물병자리에 위치합니다. VB 10은 현재까지 알려진, 행성을 품은 가장 작은 질량의 별로 기록될 것입니다.
At Last, an Exoplanet by Astrometry
Robert Naeye
Sky & Telescope, May 29, 2009
