□ 한국 연구진(충북대 한정호 교수, 한국천문연구원 박병곤 박사, 오하이오 주립대 안덕근 대학원생)이 참여한 국제 연구팀이 중력렌즈 방법을 이용하여 목성급 행성을 발견한 데 이어, 불과 9개월 만에 그보다 200배나 작은 질량을 가진 해왕성급 행성을 검출하는 개가를 올렸다.

 ○ 이번에 발견된 행성은 지구 질량의 약 13배로서, 지금까지 발견된 170여 개의 외계행성 중에서 질량이 네 번째로 작은 것이다. 이 행성은 태양계로부터 8,000 광년 떨어진 곳에 위치한 태양질량의 0.59배 정도 되는 중심별로부터 지구-태양 거리의 약 2.7배 정도 떨어져 공전하고 있는 것으로 추정된다.

 ○ 중력렌즈현상이란 별을 관측하는 도중 두 개의 천체가 관측자의 시선방향에 겹쳐 놓이게 되는 경우, 앞에 놓인 별의 중력 때문에 뒤의 별에서 나오는 빛이 휘어져 관측자에게 전달되는 현상을 말한다. 이는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따른 것이다.

 ○ (그림 1)에서 멀리 떨어진 별이 A에서 C로 이동하면서 중력렌즈 현상을 겪게 되면 이 별의 밝기는 시간에 따라 연속적으로 변하게 된다. 별이 A의 위치에 있을 경우, 그 별의 밝기는 A'과 같다. 그러나 별이 이동하여 B의 위치로 오면, 중력렌즈현상을 일으키는 별에 의해 빛의 경로가 휘어지고, B'과 같이 밝기가 증가한다. 특히 중력렌즈현상을 일으키는 별이 행성을 가지고 있을 경우, 배경별이 행성의 존재를 알리는 독특한 신호를 발생시켜, 행성에 대한 정보를 알려준다.

#FileLink0#

그림 1. 중력렌즈현상.

 ○ 중력렌즈 행성탐사 프로젝트(μ-FUN)는 한국을 포함해 미국, 뉴질랜드 연구진이 참여하여 현재까지 4년간 진행되어 오고 있다. 이들은 미국, 칠레, 뉴질랜드에 분포되어 있는 1m급 망원경을 이용하여 중력렌즈 현상을 겪은 별들을 집중적으로 관측하여, 2005년 5월에 목성급 질량을 가진 행성을 검출하여 학계에 보고한 바 있다. 이번에 검출된 해왕성급 행성은 2005년에 검출된 목성급 행성보다 2백배나 작은 질량을 가진다. 따라서 그 만큼 검출이 어려운 행성이다.

#FileLink1#

그림 2. 우리은하 중심의 일부분으로, 실제 관측된 영상이다. 사각형으로 표시된 곳에 중력렌즈현상을 겪은 별이 있다.

#FileLink2#

그림 3. 렌즈현상에 의한 밝기 변화(그림 2의 사각형 부분).

왼쪽 위 패널은 중력렌즈 현상을 겪기 이전이며, 다음 패널들은 이후 중력렌즈 현상에 의해 별의 밝기가 변하는 것을 보여준다.

 ○ 이번 행성 검출은 미국 애리조나 소재 2.4m MDM 망원경을 통해 이루어졌으며, 행성신호가 발생하던 시점에 다른 천체를 관측 중이던 안덕근 대학원생이 관측 요청을 받은 후, 능숙한 솜씨로 3시간 동안 무려 1,000회에 이르는 높은 빈도와 정밀도로 관측을 수행하였고, 그 결과 매우 작은 행성신호를 검출하였다. 이번 발견과 관련한 논문은 천문학 분야 최고 권위의 학술지인 천체물리학회지(Astrophysical Journal)에 제출되었다.

#FileLink3#

그림 4. 이번에 발견된 해왕성급 행성의 상상도.

 ○ 현재 외계행성을 찾기 위해 여러 가지 방법을 이용한 실험이 진행되고 있다. 그리고 가까운 장래에는 우주망원경을 이용한 관측실험이 계획되고 있다. 중력렌즈 방법은 다른 방법들에 비해 훨씬 적은 경비가 드는 지상관측을 통해서도 지구와 같이 작은 질량을 가진 행성들을 대량으로 검출할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

 ○ 현재 중력렌즈 연구 분야에서는, 관측에 사용되고 있는 장비의 성능을 향상시켜 이번에 검출된 행성보다 10배 이상 가벼운 지구형 행성을 대량으로 검출하려는 노력이 한국 연구진의 주도 하에 진행되고 있다. 가칭 지구사냥(Earth-Hunter) 프로젝트로 명명된 이 프로젝트는 3대의 2m급 망원경을 남반구의 남아프리카, 칠레, 뉴질랜드에 위치시켜 24시간 행성을 모니터하는 시스템을 구축할 계획이다.

--------------------------------------------------------------------------------

□ 문의 : 충북대학교 한정호 교수 : 043-261-3244(연구실), cheongho@astroph.chungbuk.ac.kr

             한국천문연구원 박병곤 박사 : 042-865-3207(연구실), bgpark@kasi.re.kr