영화 <인터스텔라>의 밀러 행성,
<아바타>의 판도라 행성이 실제로 존재한다?

개봉 당시 큰 화제를 모았던 영화 <인터스텔라>와 <아바타>는 미래의 우주 공간 속 외계행성이 등장한다는 공통점이 있다.
<인터스텔라>에서 자원 부족으로 멸망 위기에 처한 지구를 대신해 인류가 새롭게 정착할 수 있는 행성을 찾아 떠난 쿠퍼 일행이 처음으로 도착한 곳은 밀러 행성이라는 바다행성이었다. 지구에서의 1년이 7년과 맞먹는 이 별은 지표면이 없이 거대한 바다가 끝도 없이 펼쳐져 있다. 영화에서는 바다가 매우 얕은 것으로 묘사되지만, 실제 바다행성은 땅이 없이 어디에서나 수심이 수십 킬로미터가 넘는 망망대해가 펼쳐져 있어 두 발을 딛을 수도 없는 곳으로 예측되고 있다. 현재 물이 있을 것으로 추정되는 외계행성에는 케플러 22b, 글리제 581d, 트라피스트 1d 등이 있는데, 아직 정확한 수치가 나온 것은 아니지만 물이 차지하는 비율에 따라서 바다행성일 확률이 높다.
명대사 “I see you”로 유명한 <아바타>는 알파 센타우리의 가상 외계행성인 판도라를 배경으로 인간과 나비족의 이야기를 다룬다. 태양계에서 두 번째로 가까운 별인 알파 센타우리 항성계는 2개의 항성이 서로 공전하는 쌍성계다. 영화와는 달리 아직 판도라와 같은 행성은 발견되지 않았지만, 제2의 지구 같은 행성이 존재할 가능성은 여전히 충분하다.
이 외에도 <스타워즈>에 등장한 타투인 행성, 다이아몬드 행성, 모항성을 잃고 떠돌아다니는 플레니모 행성 등 다양한 외계행성들의 이야기가 책 속에서 펼쳐진다.

제2의 지구를 향한 바람을
우주의 인터스텔라로 쏘아 올리다!

2019년, 미셸 마요르와 디디에 쿠엘로 연구팀은 세계 최초로 외계행성이 존재한다는 증거를 찾아낸 공로로 노벨 물리학상을 수상했다. 30여 년 전까지만 해도 전혀 불가능했던 외계행성 탐사가, 항성의 중력 차이에 따른 흔들림을 이용한 시선속도법과 항성 앞으로 외계행성이 통과할 때 빛의 밝기가 달라지는 것을 이용한 통과관측법, 우주에서 직접 외계행성을 관측하는 케플러 우주망원경 등을 통해 인류는 수천 개의 외계행성을 발견했고, 앞으로도 많은 외계행성을 발견하게 될 것이다. 현대 천문학계의 큰 화두가 된, 제2의 지구가 될 외계행성 이야기!
다양한 외계행성 이야기를 이 책에서 만나보자.

빛의 스펙트럼은 파장이 짧아질수록 자색(보라색)에 가까워지고 길어질수록 적색(빨간색)에 가까워진다. 이것을 ‘도플러 효과’라고 부른다. 우리가 살고 있는 우주는 계속해서 팽창하고 있기 때문에, 우리로부터 멀리 떨어진 은하들은 계속 멀어지고 있고, 우리가 관측하기엔 멀리 떨어진 은하들이 모두 적색인 것처럼 보인다. 이것을 ‘적색편이’라고 부른다. 미셸 마요르와 디디에 쿠엘로 연구팀은 페가수스 51이라는 별에서 이런 스펙트럼의 변화를 찾아낸 것이다.
하지만 별에서 밝기나 스펙트럼이 변화하는 요인에는 다른 이유가 있을 수 있다. 그래서 연구진은 페가수스 51에서 일어나는 스펙트럼의 변화가 어떠한 규칙을 가지고 주기적으로 일어나는지 파악할 필요가 있었다. 별의 스펙트럼 변화가 다른 외부 요인에 의해서 나타나는 간헐적인 현상이라면 의미가 없었다. 연구팀은 엘로디(ELODIE) 분광사진기를 통해 별의 스펙트럼 변화를 측정했는데 이 장치는 초속 70미터로 변하는 스펙트럼을 감지할 수 있었다. _33~34쪽

지구로부터 44광년 떨어진 안드로메다자리 웁실론 별은 1995년까지는 태양과 비슷한 주계열성과 그 주위를 돌고 있는 적색왜성으로 구성된 쌍성계였다. 우리 태양계는 태양이 하나인 단일성계지만 우주에는 태양 2개가 서로 돌고 있는 쌍성계가 흔한 만큼 1995년까지 웁실론은 평범한 항성계였다. 하지만 페가수스자리 51b가 외계행성으로 인정된 이후 바로 이듬해인 1996년, 이 평범한 항성계에서도 외계행성이 발견되었다. _48쪽

가끔 집에서 형광등을 오랫동안 교체하지 않고 사용하다 보면 등의 밝기가 어두워지는 경우가 있다. 형광등의 수명이 거의 다해서 그랬을 수도 있지만, 대부분은 형광등 커버에 먼지나 날벌레 같은 것들이 쌓여서 형광등의 빛을 가리기 때문에 어두워지는 것이다. 하루 날 잡고 형광등 커버를 벗겨내고 싹 청소를 해주면 다시 밝은 형광등을 볼 수 있다.
마찬가지로 별빛도 지구까지 오는 도중 무언가에 가려지게 되면 어두워질 수 있다. 예전부터 천문학자들은 외계행성이 모항성을 공전하는 동안 외계행성과 모항성과 지구의 위치가 일직선상에 놓이게 된다면 모항성의 별빛이 어두워질 수 있다는 사실을 알고 있었다. 월식을 생각하면 이해가 쉽다. 낮에 태양이 달에 의해 가려지는 월식은 지구와 달과 태양이 일직선상에 놓였을 때 달이 태양을 가리면서 일어나는 현상이다. _55~56쪽

영화 <인터스텔라>에서 첫 번째로 나오는 행성은 지표면이 없이 바다만 존재한다. 이런 행성을 바다행성이라고 부른다. 영화에서는 바다가 매우 얕은 것으로 묘사되었지만 실제 바다행성은 지표면이 없고 어디에서나 수심이 수십 킬로미터가 넘는 망망대해가 펼쳐져 있을 뿐이다. 이런 행성이 존재한다면 지표면에 사는 우리들 입장에서는 별로 좋지 못한 조건이지만, 물이 생명의 기원이라는 걸 생각해보면 외계생명체를 발견하기 가장 좋은 장소는 어쩌면 바다행성일 수도 있다. _93~94쪽

태양계의 모든 행성은 태양을 중심으로 공전하고 있다. 지금까지의 행성 생성에 관한 이론에 의하면 태양 같은 항성이 생길 때 발생한 먼지 디스크에 의해 행성이 생성되기 때문에, 원래 항성을 돌고 있던 먼지 디스크는 그 운동량을 그대로 보존해서 행성이 되었을 때도 그대로 항성을 돌게 될 것이다. 하지만 과학자들은 항성 주변을 돌지 않고 우주공간에서 혼자 은하계 중심을 돌고 있는 떠돌이 행성이 존재할 수도 있다고 추정했다. 이러한 행성들을 항성행성 또는 떠돌이 행성으로 부르기도 한다. _96~97쪽

2007년에 발견된 글리제 581 항성계를 돌고 있는 외계행성은 많은 화제를 불러왔다. 그 이유는 글리제 581이 태양으로부터 매우 가까운 거리에 속하는 별이기 때문이다. 사실 글리제라는 이름이 붙은 별들은 모두 태양에서 상당히 가까운 편에 속하는 항성들이다. 글리제는 독일의 천문학자 빌헬름 글리제(Willhelm Gliese)가 지구로부터 26파섹 이내에 있는 별들을 조사하기 위해 만들었던 근접 항성 목록에 기재된 별들이다. 따라서 기존에 이름을 가지고 있던 항성이
든 아니든 간에, 태양으로부터 26파섹 이내에 있으면서 당시 관측이 가능했던 모든 항성은 글리제 ×××라는 항성 이름을 별도로 갖고 있다. 예를 들어 밤하늘에서 가장 밝은 별이자 굉장히 유명한 별인 시리우스는 글리제의 근접 항성 목록에서는 글리제 244라고 불린다. _106쪽

미리 보는 키워드
프롤로그

1장 ★ 외계행성이란 무엇인가?
태양계의 행성과 태양의 크기│골디락스 존│밤하늘 별빛으로 만들어진 강, 은하수│안드로메다은하의 발견과 우주의 크기

2장 ★ 외계행성 발견이 어려운 이유
2019년 노벨 물리학상을 안겨준 외계행성│외계행성을 발견하게 해준 도플러 효과│최초로 발견된 외계행성은 어떤 모습이었을까?

3장 ★ 초창기 외계행성과 태양계 형성의 미스터리
페가수스자리 51b│안드로메다자리 웁실론b│목동자리 타우 Ab│게자리 55b│도플러 효과의 한계│외계행성을 발견하는 또 다른 방법│저승의 왕, 오시리스│대기 상태가 확인된 행성, HD 189733b│외계행성 발견으로 새롭게 정정된 태양계 형성 가설

4장 ★ 태양계에서는 볼 수 없는 신기한 행성
극단적인 궤도를 지닌 행성, 백조자리 16 Bb│행성인가? 혜성인가? HR 5183b│외계행성 사냥꾼, 케플러 우주망원경│〈스타워즈〉에 나오는 타투인 행성?│우선적으로 가야 할 곳 1순위! 다이아몬드 행성│〈인터스텔라〉에서 등장했던 바다행성│행성들도 가출을 한다고? 엄마 잃은 떠돌이 행성 플레니모

5장 ★ 다양한 행성으로 이루어진 유사 태양계
유명인사가 된 글리제 581 항성계│외계행성이 무더기로 발견된 HD 10180 항성계│태양계의 도플갱어, 케플러 90 항성계│태양계의 축소 버전, 트라피스트 1 항성계│골디락스 존에 행성이 2개, 케플러 62 항성계

6장 ★ 지구와 가까운 항성계들
우주로 여행을 가거나 다른 행성으로 이주를 할 수 있을까?│SF 단골손님, 알파 센타우리 항성계│밤하늘에서 가장 빠르게 움직이는 별, 바너드 항성│최근 외계행성 후보 데이터가 발견된 볼프 359│갓 태어난 아기별, 에리다누스자리 엡실론

7장 ★ 외계행성 관측의 한계와 탐사의 미래
지구 같은 행성은 얼마나 흔할까?│과학자들의 예상과 실제 행성의 상태는 전혀 다를 수 있다│외계행성 발견의 미래