지옥의 행성들을 알아볼게요

얼마전 How the universe works란 다큐 시리즈를 

 

넘 재미있게 봐서 일게이들도 분명 좋아할거 같아 글을 쓸려고 합니다

 

오늘 쓰려고 하는 주제는 제목 처럼 지옥에나 있을법 한 행성들에 관해서에요

 

천문학자들은 지구와 같은 행성을 찾기 위해 지난 몇십년간 모가지가 부러지도록 밤하늘을 관찰했고

그 결과 1000개가 넘는 행성을 찾았지만 그 중 대부분이 생명체가 절!대!로! 살 수 없는 지옥과 같은 행성을 찾았을 뿐이에요

이건 지구에서 63광년에 위치한 HD189733b란 행성이에요

지구가 속한 태양계의 큰형님이신 목성보다 13% 이상 큰 행성이지 

근데 HD189733b에는 가스행성이니 생명체가 존재할 수 없어요

만약에 목성의 유로파 같은 위성이 있다 해도 그곳 역시 생명체에게는 지옥과 같은 곳이죠 

왜냐하면 

 

 

HD189733b는 우리 태양계에서 태양과 가장 가까운 곳에서 공전하는 수성보다 훨씬 가까운 곳에서 공전하기 때문이지요

게다가 지구와 비교했을때 30배나 가까운 곳에서 모항성을 돌고있어요.

하지만 정작 이곳에 생명체가 살 수 없는 가장 큰 이유는 따로있는데.

그것은 바로

우리가 상상하기 힘든 절대 멈출줄 모르는 엄청난 바람 때문입니다

근데 63광년이나 떨어진 행성을 직접 관찰할 수 있는것도 아니고

바람이 그렇게 빨리 부는지 어떻게 아냐고요?

천조국의 Spitzer 우주망원경을 통해서 이 별의 온도를 직접 측정했지 때문이죠

Spitzer 망원경은 인간의 맨눈으로는 볼 수 없는 적외선으로 우주를 관찰 하도록 제작된 망원경이에요

그래서 이 망원경으로 HD189733b의 온도를 직접적으로 밝혀낼 수 있었지요

위 사진은 실제 HD189733b 온도를 나타내

지도처럼 펼쳐놓으면

이렇게 행성 표면의 온도 차이를 알 수 있어요

HD189733b는 모항성에 너무 가까이 있기때문에 지구처럼 자전하는것이 아니라 항상 같은 면을 바라모며 공전을 합니다

마치 달이 지구 주위를 항상 같은 면만 보면서 돌듯이 말이에요

그래서 HD189733b의 가장 뜨거운 곳은 모항성에서 가장 가까운 위 사진의 노란 선이 닿은 곳이여야 하는데 

이상하게도 정면을 보고있지 않은 살짝 옆으로 비껴난 하얀부분이 가장 뜨거운 부분이에요

그 이유는 처음에 썼듯 엄청난 바람 때문이에요

HD189733b에는 시속 6000마일, 다시말해 마하 8에 가까운 속도의 바람이 부는데

이 바람이 너무나도 강력하기 때문에 엄청난 속도로 열기를 행성의 옆으로 밀어내기 때문이죠

지옥에서나 불법한 바람이 아닐까 싶어요

가운데 점으로 보이는 행성은 지구에서 256광년 떨어진 별을 공전하는 HD 149026b라는 목성만한 크기의 행성이에요

HD 149026b이 얼마나 뜨거운지 적외선으로 관찰하면 마치 스스로 빛을내는 별처럼 아주 밝게 보이죠

우리 태양계 행성 중에서 가장 뜨거운 금성 보다도 수천배나 밝은 적외선을 내뿜어요

이 행성의 온도는 2,000도를 넘는다고 하네요

하지만 스스로 핵 융합 반응을 통해 스스로 빛과 열을 내는 별이 아닌 행성이 모항성과의 거리를 계산했을 때 저만큼 뜨겁다는건 불가능에 가까워요

그렇다면 이 행성은 왜 이렇게 뜨거울 수 있을까요?

비밀은 HD 149026b 대기의 색이 거의 완전한 검정이기 때문이에요

대기의 색이 검다는것은 모항성에서 발산하는 빛을 전혀(거의) 반사하지 않고 다 흡수한다는 뜻이죠

아직까지 HD 149026b 대기의 구성성분이 밝혀지진 않았어요

하지만 천문학자들은 대기가 완전한 검은색이 아니고선 이렇게 높은온도가 될 수 없다고 추측하고있죠

우측에 보이는 행성은 역시 목성만한 크기의 WASP 12b에요

이 WASP 12b는 모항성에 얼마나 가까운지 24시간이면 모항성을 한바퀴 돌아요.  즉 1년=하루 라는 뜻

모 항성으로의 열기로 인해 WASP 12b의 대기는 부풀어오를대로 부풀어 올라서

밀도는 스티로폼에 가까워 요

그래서 WASP 12b를 물에 띄운다면 스티로폼 처럼 둥둥 뜰거에요 ㅎ

그리고 3,220,000km 라는 엄청나게 가까운 거리에서 공전하기 때문에 

모항성이 잡아당기는 엄청난 중력으로 인해 WASP 12b는 공처럼 둥글지 않고 계란처럼 앞뒤로 늘어나있어요.

WASP 12b는 엄청난 중력과 태양풍으로 인해 1년에 190 X 1000조 톤의 대기를 잃고있어요

따라서 1억년 후면 완전히 증발하고 없어질거라고 생각해요.

외계행성 탐사 초기에는 기술력의 한계 때문에 주로 목성 처럼 큰 가스행성들만 찾을 수 있었어요.

하지만 인공위성 망원경과 거대 망원경의 발달로 이제는 지구나 화성 금성과 같은 비교적 크기가 가스행성 보다 작은 암석행성도 속속 발견되는 중이에요.

천문학자들이 암석행성 발견에 목을 매는 이유는 우리가 외계행성 탐사의 가장 근본적인 목적에 있는데 

"과연 이 넓은 우주 어디엔가 지구와 같은 생명체가 살기 적합한 행성이 있을까?" 라는 물음에서 시작해요

하지만 아쉽게도 새로운 행성이 발견되면 발견될수록 지옥에나 있을법한 행성들만 나타나고

처음 발견된 암석행성 역시 우리의 기대를 완전히 져버려요 ㅠㅠ

뒤에 타는듯 한 행성은 지구에서 450광년 정도 떨어져 있는 Corot 7b에요

Corot 7b가 얼마나 모항성에서 가까이 공전하냐하면 여기서 하늘을 바라보면 우리가 지구에서 태양을 보는것 보다 360배나 크게 보여요

여기서 1년은 불과 20시간에 불과할 만큼 모행성에 아주 가까이 붙어서 공전하니까

우리 태양계의 수성이 태양을 한바퀴 도는데 88일인걸 감안하면 Corot 7b가 얼마나 가까운지 짐작이 갈거에요

Corot 7b는 두가지의 서로 다른 지옥과 같은 환경이 존재하는데 

첫번째 지옥의 표면 온도는 약 2600도에 달해요

납의 녹는점은 237.5도 철은 1539도 태양의 표면온도는 6000도니까 얼마나 뜨거울지는 상상에 맡길께요

그 열기로 인해 지표면의 용암과 암석은 증발해서 기체의 형태로 하늘로 올라가서 식은 후 자갈과 암석의 비로 다시 지표면으로 떨어져요

Corot 7b는 모행성에 너무 가깝게 붙어있기 때문에 강한 중력으로 인해 자전하지 못하고 항상 똑같은 면만 바라보고 있어요

다시말해서 모항성을 바라보는 쪽의 반대편은 빛과 열기가 전혀 닿지 않는 영원히 얼어붙은 곳이에요

대기는 강력한 태양풍으로 이미 날아간지 오래이기 때문에 앞쪽의 열기를 뒷쪽으로 전해줄 매질 즉 대기가 전혀 없어요

앞은 불타는 지옥 뒤는 얼어붙은 지옥이라는 극단적으로 가혹한 환경이 공존하는 아주 특이한 행성이에요

더욱 특이한건 이 행성의 과거에 있는데

Corot 7b는 과거에 목성과 같은 가스행성인걸로 추측되고있어요

즉 모항성에서 멀리 떨어진 매우 추운 지역에서 생성되었다는 얘기지요

하지만 다른 행성과의 중력 간섭으로 인해 원래 궤도에서 벗어나 오랜 시간에 걸쳐 점차 안쪽으로 들어오게 되었고

너무 가까이 모항성에 접근함에 따라 엄청난 태양풍으로 인해 모든 대기가 날라가버렸어요

그리고 원래 가스행성의 핵이었던 암석 부분이 지금의 Corot 7b라는 거에요

이건 지구에서 980광년 떨어진 PSR B1257+12라는 펄서에요

직경은 불과 10~16km에 불과하지만 우리 태양보다 무거워요 

극도로 압축 되어있기 때문에 컴퓨터 키보드 한개 정도 크기의 무게가 에베레스트산의 전체무게와 같아요

펄서에 대해서 아주 간략하게 설명하자면 펄서는 태양보다 수십배 무거운 항성이 핵융합을 할 수 있는

중심부의 모든 연료를 소진한 후 자체 중력을 이기지못해 붕괴하며 초신성 폭팔 후 남은 중성자핵이에요 

이 초신성은 태양이 100억년 동안 생성하는 모든 에너지보다 많은 에너지를 몇초도 안되는 짧은 시간에 폭발하는 것을 말해요

이 엄청난 폭발로 인해 과학자들은 초신성 주의를 돌고있던 모든 행성들은 폭발과 동시에 당연히 사라질 것으로 생각했어요

그런데 놀랍게도 2007년에 펄서 PSR B1257+12 주의를 공전하는 세개의 행성이 발견됐어요

세 행성 모두 암석 행성이고 크기는 지구와 비슷하거나 좀 더 크고 아마도 초신성 폭발 후 남은 잔해들이 다시 모여 행성이 됐을걸로 추측해요

이 행성들이 지옥과 같은 끔찍한 환경(적어도 생명체에게)일거라 생각 되는 이유는 극도의 열기나 추위가 아닌 

엄청난 양으로 쏟아지는 방사능 때문이에요

펄서의 양극에 등대처럼 발산하는 빛은 멀리서 보면 아름다워 보일 수 있지만 사실은

죽음의 방사능이고 그 세기는 의료용 X레이의 100만배에 달해요

즉 펄서의 주의를 돌고있는 행성은 치명적인 방사능으로 인해 절대"무균" 상태라고 할 수 있지요