지구형 행성 사냥꾼: 케플러 우주망원경의 위대한 유산
우리 인류는 오랫동안 우주 어딘가에 또 다른 지구가 있을지 궁금해했습니다.
이 오래된 질문에 답하기 위해 NASA가 2009년에 발사한 우주망원경이 있는데요,
이게 바로 케플러 우주망원경(Kepler Space Telescope)입니다.
천문학자 요하네스 케플러의 이름을 딴 이 망원경은 수많은 별들의 밝기 변화를 정밀하게 관측하며 외계 행성,
특히 지구 크기의 행성을 찾아내는 데 혁혁한 공을 세웠습니다.
케플러는 '우리 은하에 별보다 행성이 더 많다'는 놀라운 사실을 밝혀내며 외계 행성 연구의 새로운 시대를 열었습니다.
오늘은 케플러 우주망원경에 대해서 자세히 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다~
케플러 우주망원경이란 무엇인가?
케플러 우주망원경은 지구 크기의 행성을 탐지하고, 우리 은하에 그러한 행성들이 얼마나 흔하게 존재하는지 알아내기 위해 설계된 NASA의 우주 관측 임무였습니다.
이 망원경은 '통과법(Transit Method)'이라는 독특한 방식을 사용했습니다.
통과법은 행성이 항성 앞을 지나갈 때 항성의 밝기가 미세하게 줄어드는 현상(식 현상)을 이용해 행성의 존재를 확인하는 방법입니다.
케플러는 약 15만 개가 넘는 별들의 밝기를 지속적으로 관측하며, 이 미세한 밝기 변화를 포착하기 위해 매우 정밀한 광도계(photometer)를 탑재했습니다.
케플러는 특정 하늘 영역(백조자리 부근)의 수많은 별들을 동시에 응시하며 행성의 '그림자'를 끈질기게 쫓았습니다.
이 임무의 주요 목표는 다음과 같았습니다.
- 지구와 비슷한 크기의 행성이 우리 태양과 같은 항성의 생명체 거주 가능 영역(Habitable Zone) 안에 얼마나 많이 존재하는지 알아내는 것.
- 다양한 크기와 궤도를 가진 행성계의 다양성을 파악하는 것.
- 항성 자체의 특성을 이해하는 데 기여하는 것.
"케플러는 우리에게 우주에 존재하는 행성들의 다양성을 보는 눈을 뜨게 해주었다."
케플러의 위대한 발견: 외계 행성 혁명
케플러 우주망원경은 9년 7개월이 넘는 임무 기간 동안 상상을 초월하는 놀라운 발견들을 쏟아냈습니다.
이 망원경은 2,700개가 넘는 외계 행성을 확정하고, 3,000개가 넘는 행성 후보들을 찾아내며 외계 행성 연구에 혁명적인 변화를 가져왔습니다. 이는 케플러가 발사되기 전까지 발견된 외계 행성의 수보다 훨씬 많은 수치입니다.
케플러의 가장 중요한 발견 중 하나는 바로 지구 크기의 행성들이 생명체 거주 가능 영역 안에 생각보다 훨씬 더 흔하게 존재한다는 사실을 통계적으로 증명한 것입니다. 특히 주목할 만한 발견으로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
- 케플러-186f (Kepler-186f): 2014년에 발견된 이 행성은 태양계 밖에서 생명체 거주 가능 영역 안에 위치한 최초의 지구 크기 행성으로, '또 다른 지구'를 찾으려는 인류의 희망을 더욱 키웠습니다.
- 케플러-22b (Kepler-22b): 2011년에 발견된 이 행성은 생명체 거주 가능 영역 내에 있는 것으로 확인된 최초의 행성 중 하나입니다.
- 케플러-16b (Kepler-16b): 두 개의 태양을 공전하는, 마치 영화 '스타워즈'의 타투인(Tatooine)과 같은 쌍성 주위 행성(Circumbinary Planet)의 존재를 최초로 확인했습니다.
이러한 발견들을 통해 케플러는 우리 은하에만 수십억 개의 지구 크기 행성이 존재할 가능성을 제시하며, 우주에 생명체가 존재할 확률에 대한 우리의 관점을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다.
케플러의 난관과 K2 임무
케플러 우주망원경은 2013년, 중요한 부품인 자세 제어용 반작용 휠 4개 중 2개가 고장 나면서 큰 위기를 맞았습니다.
망원경의 정밀한 자세를 유지하는 데 필수적인 반작용 휠이 고장 나면서 초기 임무를 계속 수행하기 어렵게 되었습니다.
하지만 NASA 과학자들은 포기하지 않고 'K2 임무(K2 Mission)'라는 새로운 임무 방식을 고안해냈습니다.
K2 임무는 남은 두 개의 반작용 휠과 태양풍의 압력을 이용해 망원경의 자세를 제어하는 방식이었습니다.
이로 인해 케플러는 기존처럼 한 곳을 계속 응시할 수는 없었지만, 황도면을 따라 다양한 하늘 영역을 관측하며 외계 행성뿐만 아니라 초신성, 활성 은하핵 등 다양한 천체 현상을 연구할 수 있게 되었습니다.
K2 임무 또한 4년 넘게 성공적으로 수행되었고, 약 300개의 추가적인 외계 행성을 발견하는 등 놀라운 성과를 거두었습니다.
"케플러의 고장은 끝이 아니라, 새로운 발견의 시작이었다."
케플러의 유산과 미래 외계 행성 탐사
케플러 우주망원경은 2018년 10월, 연료가 완전히 소진되면서 9년 7개월 23일간의 위대한 임무를 공식적으로 마감했습니다.
케플러는 비록 은퇴했지만, 그가 남긴 방대한 데이터는 앞으로 수십 년간 천문학자들의 연구에 귀중한 자료로 활용될 것입니다.
케플러가 발견한 수천 개의 외계 행성 데이터는 행성 형성 이론, 행성계의 다양성, 그리고 생명체 거주 가능성에 대한 우리의 이해를 심화시키는 데 계속해서 기여하고 있습니다.
케플러의 성공은 외계 행성 탐사의 중요성을 전 세계에 각인시켰고, 이후의 후속 임무들을 탄생시키는 중요한 계기가 되었습니다.
NASA의 테스(TESS, Transiting Exoplanet Survey Satellite) 우주망원경은 케플러의 뒤를 이어 더 넓은 하늘 영역에서 가까운 별 주위의 외계 행성들을 탐사하고 있으며, 제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope, JWST)은 외계 행성의 대기를 분석하여 생명체의 흔적을 찾을 준비를 하고 있습니다.
케플러의 유산은 인류의 외계 생명체 탐사라는 원대한 꿈을 향한 끊임없는 여정의 중요한 디딤돌이 될 것입니다.
케플러 우주망원경 관련 핵심 용어 및 발견 (시간순)
| 연도 | 용어/발견 | 설명 |
|---|---|---|
| 2009년 3월 7일 | 케플러 우주망원경 발사 | 외계 행성 탐사를 위한 NASA의 첫 번째 전용 우주망원경 |
| 2010년 1월 | 첫 외계 행성 발견 발표 | 케플러-4b, 5b, 6b, 7b, 8b 등 5개 외계 행성 발견 |
| 2011년 12월 | 케플러-22b 발견 | 생명체 거주 가능 영역 내에 있는 것으로 확인된 행성 발견 |
| 2013년 5월 | 반작용 휠 고장 및 K2 임무 전환 | 자세 제어 장치 고장 후 새로운 관측 방식인 K2 임무 시작 |
| 2014년 4월 | 케플러-186f 발견 | 생명체 거주 가능 영역 내 최초 지구 크기 행성 발견 |
| 2018년 10월 30일 | 케플러 우주망원경 은퇴 | 연료 소진으로 9년 7개월간의 임무 공식 종료 |