천문학자들, 한 번에 1만 개 이상의 새로운 외계행성 후보 발견

TESS 위성의 새로운 분석 기법으로 밝혀진 1만 91개의 외계행성 후보

현재까지 인류가 확인한 외계행성은 약 6,300개에 불과하다. 하지만 최근 천문학자들이 NASA의 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite) 위성이 수집한 데이터를 재분석한 결과, 한 번에 1만 91개의 새로운 외계행성 후보가 발견됐다. 이는 기존 외계행성 수를 한꺼번에 두 배 이상 늘릴 수 있는 규모로, 천문학계에 큰 반향을 일으키고 있다.

TESS 위성의 관측 범위와 새로운 분석 기술

TESS 위성은 2018년 발사된 이래, 약 20만 개의 가까운 별을 관측하며 트랜싯 방법(transit method)을 활용해 외계행성을 탐지해왔다. 트랜싯 방법은 행성이 모항성을 통과할 때 발생하는 빛의 미세한 밝기 변화를 포착하는 방식으로, 행성의 존재를 간접적으로 확인할 수 있는 방법이다. 일반적으로 천문학자들은 행성의 존재를 확신하기 위해 최소 3회의 트랜싯 신호를 요구한다.

이번에 연구팀은 TESS 위성이 첫 1년간 관측한 5,400만 개 이상의 별에 대한 빛 곡선 데이터를 분석했다. 특히, 기존 분석보다 16배 어두운 별까지 관측할 수 있는 새로운 기술을 도입해 탐색 범위를 크게 확장했다. 이 결과, TESS 위성이 그동안 발견한 외계행성 후보 수를 거의 10배 이상 초과하는 성과를 거두었다.

1만 91개의 후보 중 확인된 행성은 몇 개일까?

연구팀은 총 1만 5,554개의 외계행성 후보를 탐지했지만, 이 중 1,052개는 이전에 알려진 행성이었고, 411개는 트랜싯 신호가 한 번밖에 포착되지 않아 행성으로 확인되지 않았다. 결국, 1만 91개의 새로운 외계행성 후보가 남게 됐다. 이 수치는 NASA의 케플러(K2) 임무를 통틀어 발견된 외계행성 수를 넘어서는 수치이며, TESS 위성이 지금까지 발견한 후보 수의 두 배에 달한다.

이번 연구 결과는 《Astrophysical Journal Supplement》에 게재될 예정이다. 연구팀은 모든 후보 행성이 모항성을 12시간에서 27일 주기로 공전한다는 사실을 확인했다. 대부분의 모항성이 태양보다 작고 차가운 별이지만, 이처럼 가까운 공전 궤도로 인해 대부분의 후보 행성은 생명체가 거주할 수 있는 조건과는 거리가 먼 뜨거운 환경일 것으로 추정된다.

새로운 검증 방법으로 한Candidate TIC 183374187의 경우

연구팀은 트랜싯 방법 외에도 중력 미세 변화 측정 방법(radial velocity method)을 활용해 한 후보 행성의 존재를 확인했다. 이 행성 TIC 183374187은 목성보다 약간 크고 매우 뜨거운 것으로 밝혀졌다. 나머지 1만 90개의 후보 행성은 추가 검증이 필요하지만, 연구팀의 엄격한 분석 과정과 최소 3회의 트랜싯 신호 요구 조건을 고려할 때, 대부분이 실제 행성일 가능성이 크다고 천문학자들은 설명했다.

"천문학자들은 새로운 행성 발견 claims에 대해 매우 신중합니다. 모든 과정이 올바르게 수행됐고, 실제로 행성이 존재한다는 사실을 여러 번 확인하려 노력합니다."
필 플랫(Phil Plait) 천문학자

외계행성 연구의 새로운 지평을 연 T16 프로젝트

이번 연구는 TESS 위성의 데이터를 재분석한 T16 프로젝트에 의해 수행됐다. 프로젝트 책임자인 로스(Roth) 박사는 "이번 분석을 통해 TESS 위성의 데이터가 지닌 잠재력을 최대한 끌어냈다"며, "이번 발견이 외계행성 연구의 새로운 장을 열었다고 생각한다"고 밝혔다. 앞으로 추가 검증이 진행되면, 이 중 상당수가 실제 행성으로 확인될 것으로 예상된다.

향후 연구 방향과 기대 효과

새롭게 발견된 외계행성 후보들은 대부분 생명체가 거주할 수 있는 조건과는 거리가 멀지만, 외계행성 연구의 통계적 데이터베이스 구축과 행성 형성 이론 검증에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 또한, 향후 제임스 웹 우주 망원경(JWST)과 같은 고성능 관측 장비를 활용해 이들 행성의 대기 조성이나 표면 조건을 분석할 수 있을 것으로 보인다.

천문학계는 이번 발견을 계기로 외계행성 탐색 기술이 한 단계 발전했으며, 머지않아 지구와 유사한 환경을 지닌 외계행성의 발견도 가능할 것이라는 전망을 내놓고 있다.