[아하! 우주] 외계행성 대기까지 탐사…ESA, 차세대 우주망원경 개발한다

미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경은 고장과 임무 복귀의 우여곡절을 겪으면서도 퇴역 전까지 수천 개 이상의 외계행성을 찾아냈다. 그리고 이제 케플러의 후계자인 테스(TESS)는 이보다 더 많은 외계행성을 찾아내리라 기대를 받는 중이다. 하지만 외계행성을 찾은 것 자체는 외계행성 탐사의 첫 단추를 끼운 것에 불과하다. 과학자들은 외계행성의 대기, 표면온도, 환경을 파악해 외계행성의 특징과 생성 과정을 파악하기 위해 노력한다. 생명체가 살 수 있는 제2의 지구를 찾는 것은 물론 태양계 행성처럼 저 멀리 떨어진 외계행성에 대해서도 자세히 연구하고 싶기 때문이다.

유럽우주국(ESA)은 이를 위해 차세대 외계행성 관측망원경인 아리엘(Ariel·Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey)을 개발한다고 발표했다. 총 10억 유로 이상이 투입될 아리엘 프로젝트의 목표는 1000개에 달하는 외계행성의 대기를 분석하는 것이다. 이 프로젝트가 성공한다면 과학자들은 외계행성의 대기 중 수증기의 존재나 산소, 이산화탄소, 메탄 등 대기의 화학적 구성에 대해서 좀 더 구체적으로 파악할 수 있다.

하지만 외계행성의 대기 관측은 현재 있는 가장 강력한 망원경이라도 어려운 과제다. 아무리 밝은 외계행성이라도 기본적으로 스스로 빛을 내는 천체가 아니라 빛을 반사하는 천체이므로 별보다 매우 어두워 대기를 직접 관측하기가 힘들기 때문이다. 허블 우주망원경 같은 강력한 망원경을 이용해도 극히 예외적인 조건을 지닌 외계행성 몇 개에서만 대기 관측에 성공했을 뿐이다.

아리엘은 사실 허블 우주망원경보다 작은 0.7x1.1m 크기의 타원형 거울을 지닌 망원경이다. 하지만 매우 미세한 변화도 감지할 수 있는 적외선 분광기를 탑재해 외계행성이 별의 앞을 지날 때 변하는 빛의 스펙트럼 변화를 관측한다. 덕분에 지금까지 불가능했던 수많은 외계행성의 대기를 파악할 수 있다.

다만 극도로 정밀한 관측을 위해 55K(영하 218도) 이하의 낮은 온도에서 카메라 센서를 작동시켜야 하며 태양 빛의 방해를 피해 지구에서 150만㎞ 떨어진 라그랑주 L2 위치에서 관측해야만 한다. ESA 17개 회원국 50개 기관과 NASA가 이 목표를 달성하기 위해 힘을 합쳤다. ESA는 2029년까지 아리엘을 발사할 계획이다. 이 프로젝트가 성공한다면 저 멀리 떨어진 제2의 지구와 태양계를 찾으려는 과학자들의 노력이 한 걸음 현실에 가까워질 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com