외계 생명체를 찾아서: 외계행성 사냥꾼들의 위대한 도전

인류는 오랫동안 "우주에 우리만 존재할까?"라는 근원적인 질문을 품어왔습니다. 이 질문에 답하기 위한 가장 중요한 첫걸음은 바로 태양계 밖 다른 별 주위를 도는 행성, 즉 **외계행성(exoplanet)**을 찾아내는 것입니다. 지난 수십 년 동안, 인류는 이 보이지 않는 행성들을 찾아내기 위해 끊임없이 노력해왔습니다. 이 글에서는 인류의 우주적 고독을 끝내줄지 모르는 외계행성 탐사의 역사와 첨단 기술, 그리고 미래에 대한 희망을 품은 **'외계행성 사냥꾼'**들의 이야기를 소개합니다.

불과 30년 전만 해도 외계행성은 공상과학 영화에나 나오는 개념이었습니다. 하지만 1995년, 스위스 천문학자들이 태양과 비슷한 별 '페가수스자리 51'을 도는 외계행성 '페가수스자리 51 b'를 발견하면서 인류의 우주관은 크게 바뀌었습니다. 이 발견은 거대한 미지의 세계로 통하는 문을 열었고, 이후 수많은 과학자들이 외계행성을 찾아 우주를 탐험하는 데 뛰어들었습니다. 이들의 목표는 단순히 행성을 발견하는 것을 넘어, 지구와 비슷한 환경을 가진 **'제2의 지구'**를 찾아 외계 생명체 존재 가능성을 확인하는 것입니다.

"우주에는 수많은 별과 은하가 존재합니다. 그리고 이 별들 주변에는 상상할 수 없을 만큼 많은 행성들이 있습니다. 우리의 임무는 그중에서 생명체가 살 수 있는 작은 점을 찾아내는 것입니다." - 칼 세이건

간접적인 증거를 포착하는 첨단 사냥법

외계행성을 직접 촬영하는 것은 매우 어렵습니다. 행성은 스스로 빛을 내지 못하고, 모항성의 압도적인 빛에 가려지기 때문입니다. 마치 강력한 서치라이트 옆을 날아가는 반딧불이를 찾는 것과 같습니다. 따라서 외계행성 사냥꾼들은 대부분 간접적인 방법을 사용해 행성의 존재를 추론합니다.

가장 널리 사용되는 방법 중 하나는 **'시선 속도법(Radial Velocity Method)'**입니다. 이는 행성의 중력에 의해 모항성이 미세하게 흔들리는 것을 포착하는 방법입니다. 모항성이 우리에게 가까워지면 빛의 스펙트럼이 푸른색으로, 멀어지면 붉은색으로 치우치는 도플러 효과를 이용하는 것이죠. 또 다른 효과적인 방법은 **'통과법(Transit Method)'**입니다. 행성이 모항성 앞을 지나갈 때 모항성의 밝기가 아주 미세하게 어두워지는 현상을 이용하는 것으로, 행성의 크기와 공전 주기를 알아낼 수 있습니다. 이 두 가지 방법을 병행하면 행성의 질량과 크기를 동시에 파악하여 밀도를 계산하고, 암석형 행성인지 가스형 행성인지 추정할 수 있습니다.

케플러와 TESS, '행성 사냥꾼'들의 활약

외계행성 탐사의 새로운 시대를 연 주인공은 바로 **케플러 우주 망원경**입니다. 2009년 발사된 케플러는 9년 8개월간 15만 개 이상의 별을 관측하며 무려 2,600개가 넘는 외계행성을 발견했습니다. 케플러는 특히 지구와 비슷한 크기의 행성, 그리고 생명체 거주 가능 영역인 **'골디락스 존(Goldilocks Zone)'**에 있는 행성을 다수 찾아내며 인류에게 '제2의 지구'에 대한 희망을 심어주었습니다. 케플러가 남긴 방대한 데이터는 현재까지도 수많은 외계행성 연구의 토대가 되고 있습니다.

케플러의 뒤를 이어 2018년 발사된 **TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)** 위성은 케플러와는 다른 전략을 사용했습니다. 케플러가 특정 하늘 영역을 집중적으로 관측했다면, TESS는 하늘 전체를 2년 동안 훑으며 가까운 밝은 별 주위의 외계행성을 찾는 데 초점을 맞췄습니다. 이 덕분에 TESS는 수많은 행성 후보를 발견했고, 이들 중 상당수는 후속 연구를 통해 그 존재가 확증되었습니다. TESS의 목표는 향후 **제임스 웹 우주 망원경**이 외계행성의 대기 성분을 분석할 수 있도록, 밝고 가까운 별 주위의 행성들을 찾아내는 것입니다.

"케플러 우주 망원경이 수많은 외계행성 존재를 증명했다면, 이제 TESS와 제임스 웹은 그 행성들이 어떻게 생겼는지, 그리고 생명체가 존재할 가능성이 있는지 답해줄 것입니다." - NASA 연구진

제임스 웹 망원경, 외계행성 연구의 '게임 체인저'

외계행성 탐사의 궁극적인 목표는 그 행성에 생명체가 살 수 있는 환경인지 파악하는 것입니다. 이를 위해서는 행성 대기의 구성 성분을 분석하는 것이 필수적입니다. 이 분야에서 독보적인 역할을 하는 것이 바로 **제임스 웹 우주 망원경(JWST)**입니다. 강력한 적외선 관측 능력을 가진 제임스 웹은 행성이 모항성 앞을 지날 때, 항성에서 오는 빛이 행성의 대기를 통과하며 특정 파장이 흡수되는 현상을 포착할 수 있습니다. 이를 통해 대기 중 수증기, 메탄, 이산화탄소와 같은 분자들을 분석할 수 있습니다.

최근 제임스 웹 망원경은 이미 외계행성 대기에서 수증기와 이산화탄소를 감지하는 등 놀라운 성과를 내고 있습니다. 이는 머지않아 우리가 **'생체징후(biosignature)'**, 즉 외계 생명체의 존재를 암시하는 특정 화학물질을 발견할 수도 있다는 희망을 안겨줍니다. 외계행성 사냥꾼들의 위대한 도전은 이제 '존재하는가'에서 '어떻게 생겼는가'로 진화하고 있으며, 제임스 웹은 이 여정의 가장 첨단에 서 있습니다.

외계행성 탐사와 주요 발견 (시간순)

연도	발견/임무	설명
1992년	최초의 외계행성 발견	펄사를 공전하는 행성(PSR B1257+12) 발견, 최초의 외계행성 확인
1995년	정상적인 별 주위 행성 발견	태양과 유사한 별을 공전하는 행성(페가수스자리 51 b) 발견, 외계행성 연구 시대 개막
2009년	케플러 우주 망원경 발사	통과법을 이용한 외계행성 탐사 임무 시작, 2,600개 이상 행성 발견
2018년	TESS 위성 발사	케플러의 뒤를 이어 밝은 별 주위의 외계행성을 찾는 임무 시작
2021년	제임스 웹 우주 망원경 발사	외계행성 대기 분석을 목표로 한 차세대 적외선 망원경, 현재 활발히 탐사 중
2022년	제임스 웹의 첫 관측	외계행성 대기 중 이산화탄소 및 수증기 등 생체징후 가능성 물질 감지