KMTNet으로 발견한 외계행성계의 우리 은하 내 위치 (사진=한국천문연구원 제공)
한국천문연구원은 외계행성탐색시스템(KMTNet; Korea Microlensing Telescope Network)을 이용해 최근 2개의 외계 행성을 연속으로 발견했다고 28일 밝혔다. 이는 지난해 10월부터 가동한 KMTNet의 첫 번째 성과이며, 앞으로 탐색연구가 본격화될 전망이다.
외계행성은 태양계 밖 우주에 있는 다른 별(항성) 주위를 공전하는 행성을 말한다.
이번에 발견한 첫 번째 외계행성(OGLE-2015-BLG-0954Lb)은 목성 질량의 4배 정도 되는 행성으로, 지구로부터 2000광년 정도 떨어져 있으며, 중력렌즈 현상을 통해 발견한 외계행성 중에서는 태양계로부터 매우 가까운 곳에 위치하고 있다.
연구진은 목성 질량의 0.7배 되는 외계행성(OGLE-2015-BLG-0051Lb)도 연달아 발견했다. 이 외계행성은 지구로부터 2만 7000광년 정도 떨어진 거리에 있다.
첫 번째 외계행성 발견 결과는 한국천문학회지(Journal of The Korean Astronomical Society)에 게재됐으며, 두 번째 외계행성 발견 결과는 천문학 분야 최상위급 학술지인 미국 천체물리학저널(The Astrophysical Journal)에 게재 승인됐다.
첫 번째 행성은 표면온도 3000여 도의 모성으로부터 1.2AU(태양과 지구거리의 1.2배) 떨어져 있으며, 두 번째 행성은 표면온도 2300여 도의 모성에서 0.73AU 정도 떨어져 있다.
발견된 두 행성과 모성 사이의 거리는 태양-지구 간의 거리와 비슷하지만, 모성의 온도가 태양의 온도인 5500도보다 낮아 행성에 도달하는 빛이 약하다.
모성에서 방출되는 복사에너지에 의한 행성의 온도는 각각 섭씨 영하 190도와 영하 220도 정도로 매우 춥기 때문에, 2개 행성 모두 생명체가 존재할 가능성은 희박한 것으로 보고 있다.
천문연이 운영하는 KMTNet은 지구와 비슷한 환경으로 생명체가 존재할 가능성이 있는 외계행성을 찾기 위해 남반구 칠레 CTIO, 남아공 SAAO, 호주 SSO 천문대에 설치한 관측시스템으로, 2015년 10월 2일 본격 가동을 시작했다.
직경 1.6m 크기의 거울을 장착한 광시야 망원경과 3.4억 화소의 초대형 모자이크 CCD 카메라로 구성된 관측시스템으로, 우리은하 중심부를 24시간 연속 관측하는 이른바 '별이 지지 않는 관측소'로 운영되고 있다.
이번 외계행성 발견은 관측자로부터 서로 다른 거리에 있는 두 개의 별이 시선방향에 정확히 일직선으로 놓일 때 발생하는 미시중력렌즈(microlensing) 현상을 이용했다.
만일 렌즈작용을 하는 별에 행성이 있으면 추가적인 밝기 변화가 일어나며, 이를 분석해 행성의 존재 및 그와 관련한 여러 물리량을 산출할 수 있다. 이렇게 중력렌즈 현상을 통한 탐색방법은 다른 탐색 방법으로는 발견이 어려운 떠돌이 행성(별에 중력으로 묶여있지 않은 나홀로 행성)의 발견이 가능하다.
지난 2004년에 중력렌즈 현상을 이용한 탐색으로 처음 외계행성이 발견된 이후 현재까지 총 49개의 행성이 이 방법으로 발견됐다.
천문연 광학천문본부 변광천체그룹 김승리 책임연구원은 "KMTNet의 특성을 이용한 시뮬레이션 연구결과에 따르면, 매년 100여 개의 외계행성을 발견할 수 있을 것으로 예측된다"며 "이번에 발견한 2개의 외계행성을 시작으로 매년 다수의 행성을 발견할 수 있을 것"이라고 말했다.