지구에서 25광년 떨어진, 생명체 거주 가능성 높아진 슈퍼지구 'GJ 3378b' 발견!

우주에서 생명체가 살 수 있는 환경을 갖춘 행성을 찾는 연구는 꾸준히 이어지고 있습니다. 최근 천문학계에서는 지구에서 약 25광년 떨어진 곳에서 발견된 암석형 행성 GJ 3378b가 다시 주목받고 있습니다. 이번 연구에서는 기존 관측 결과를 더욱 정밀하게 분석한 결과, 해당 행성이 처음 알려졌던 것보다 훨씬 지구와 비슷한 특성을 가지고 있을 가능성이 확인됐습니다. 연구 결과는 국제 학술지 천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)에 발표됐으며, 외계 생명체 탐사 분야에서도 중요한 연구 성과로 평가받고 있습니다.

GJ 3378b는 어떤 행성일까?

출처:지구 가까이서 생명체 존재 가능성 높은 '슈퍼 지구' 발견됐다 - 인사이트.슈퍼 지구' 발견

GJ 3378b는 기린자리 방향에 위치한 희미한 적색왜성 GJ 3378을 공전하는 외계행성입니다. 이 행성은 2024년 프랑스 연구진이 처음 발견했으며, 이후 미국 캘리포니아대학교 어바인 캠퍼스 연구진이 추가 관측과 데이터를 재분석하면서 새로운 사실들이 확인됐습니다. 연구를 이끈 폴 로버트슨 교수는 지구에서 25광년이라는 거리가 멀게 느껴질 수 있지만, 은하수의 지름이 약 10만 광년이라는 점을 고려하면 사실상 매우 가까운 우주 이웃이라고 설명했습니다.

행성의 실제 질량이 크게 달라졌다

출처:이번에 GJ 3378b을 다시 관측한 두 대의 망원경 중 하나인 미국 키트피크 국립 천문대의 3.5m 윈(WIYN) 망원경 (제공= NOIRLAB/NSF/AURA).新 슈퍼지구 발견'… 42광년 거리에 사람이?-천지일보

처음 발견 당시 GJ 3378b의 질량은 지구의 약 5.26배로 측정됐습니다. 이 정도 질량이라면 두꺼운 가스층을 가진 미니 해왕성(Mini Neptune)일 가능성이 높다고 판단됐습니다. 하지만 이후 정밀 관측 결과에서는 실제 질량이 지구의 약 2.3배인 것으로 새롭게 확인됐습니다. 질량이 크게 줄어들면서 이 행성은 가스 행성이 아니라 단단한 표면을 가진 암석형 슈퍼지구(Super Earth)일 가능성이 매우 높아졌습니다. 슈퍼지구는 지구보다 크지만 암석으로 이루어진 행성을 의미하며, 생명체가 존재할 가능성을 연구하는 데 매우 중요한 대상으로 꼽힙니다.

공전 주기도 새롭게 확인됐다

행성의 공전 주기 역시 수정됐습니다. 기존에는 약 25일마다 항성을 한 바퀴 도는 것으로 알려졌지만, 최신 연구에서는 실제 공전 주기가 21일인 것으로 확인됐습니다. 이는 GJ 3378b가 모항성에 기존 예상보다 조금 더 가까운 궤도를 돌고 있다는 의미입니다. 하지만 적색왜성은 태양보다 밝기가 훨씬 낮기 때문에 가까운 거리에서 공전하더라도 지구와 비슷한 수준의 에너지를 받을 수 있습니다.

생명체 거주 가능 영역에 위치한 행성

이번 연구에서 가장 큰 관심을 받은 부분은 바로 생명체 거주 가능 영역(Habitable Zone)에 위치할 가능성입니다. 연구진에 따르면 GJ 3378b는 모항성으로부터 지구가 태양에서 받는 복사 에너지의 약 90% 수준을 받고 있는 것으로 분석됐습니다. 이 정도 환경이라면 충분한 대기가 존재할 경우 표면에 액체 상태의 물이 유지될 가능성이 있습니다. 액체 상태의 물은 현재까지 알려진 생명체가 살아가는 데 가장 중요한 조건 가운데 하나로 여겨지고 있습니다.

어떻게 발견했을까?

GJ 3378b는 일반적인 통과(Transit) 방식이 아니라 시선속도(Doppler) 방법으로 발견됐습니다. 통과 방식은 행성이 별 앞을 지나갈 때 별빛이 잠시 어두워지는 현상을 관측하는 방법입니다. 반면 시선속도 방법은 행성과 항성이 서로 중력으로 끌어당기면서 항성이 아주 미세하게 흔들리는 현상을 측정합니다. 이때 발생하는 별빛 파장의 변화를 도플러 효과로 분석해 행성의 존재와 질량을 계산하는 방식입니다. 이번 연구 역시 이러한 정밀 분석을 통해 행성의 실제 질량과 공전 주기를 다시 계산할 수 있었습니다.

아직 해결되지 않은 가장 큰 과제

생명체 거주 가능성이 높아졌다고 해서 실제 생명체가 존재한다고 단정할 수는 없습니다. 현재 가장 중요한 연구 과제는 행성에 대기가 실제로 존재하는지 확인하는 것입니다. 적색왜성은 태양보다 규모는 작지만 강력한 항성풍과 높은 에너지의 방사선을 자주 방출하는 특징이 있습니다. 이 과정에서 행성의 대기가 오랜 시간 동안 모두 사라졌을 가능성도 제기되고 있습니다. 만약 대기가 유지되지 못했다면 액체 상태의 물 역시 존재하기 어려워질 수 있습니다.

제임스웹 우주망원경으로도 한계가 있다

현재 운용 중인 제임스웹 우주망원경(JWST)은 외계행성의 대기를 분석하는 가장 뛰어난 관측 장비 가운데 하나입니다. 하지만 GJ 3378b는 지구에서 볼 때 항성 앞을 통과하지 않는 궤도를 공전하고 있습니다. 제임스웹 우주망원경은 행성이 별 앞을 지나갈 때 대기가 별빛을 흡수하는 현상을 분석하는 통과 분광법을 주로 활용하기 때문에, 이번 행성의 대기를 분석하는 데는 제한이 있습니다.

차세대 우주망원경이 중요한 이유

현재 연구진은 GJ 3378b의 대기를 확인하기 위해 앞으로 개발될 차세대 우주망원경을 기대하고 있습니다. NASA는 오는 2040년 발사를 목표로 거주 가능 세계 관측소(Habitable Worlds Observatory, HWO)를 개발하고 있습니다. 이 망원경은 기존보다 더욱 정밀한 관측 능력을 바탕으로 외계행성의 대기와 생명체 존재 가능성을 조사하는 것을 주요 목표로 하고 있습니다. GJ 3378b 역시 향후 중요한 관측 대상 가운데 하나가 될 것으로 전망됩니다.

외계 생명체 탐사의 의미

텍사스대학교 오스틴 캠퍼스의 천문학자 마이클 엔들은 인류의 궁극적인 목표는 외계 생명체의 흔적을 발견하고 우주에 인간만 존재하는지 확인하는 것이라고 설명했습니다. 현재 연구는 태양계와 가까운 별들을 중심으로 진행되고 있으며, 가까운 거리일수록 보다 정밀한 관측이 가능하기 때문에 우선적으로 조사 대상이 되고 있습니다. 이번 GJ 3378b 연구 역시 우리 주변 우주의 지도를 더욱 정확하게 완성하고, 생명체가 살아갈 가능성이 높은 행성을 찾는 과정에서 중요한 의미를 갖는 연구로 평가받고 있습니다.

마무리

GJ 3378b는 지구에서 약 25광년 떨어진 비교적 가까운 우주 공간에서 발견된 암석형 슈퍼지구입니다. 최신 연구를 통해 기존보다 질량이 낮은 암석형 행성으로 확인됐으며, 생명체 거주 가능 영역에 위치할 가능성이 높아졌습니다. 다만 실제 생명체 존재 여부를 판단하기 위해서는 대기의 존재를 확인하는 과정이 반드시 필요합니다. 현재 기술로는 직접적인 대기 분석에 한계가 있지만, 앞으로 개발될 차세대 우주망원경을 통해 보다 정확한 관측이 가능해질 것으로 기대됩니다. 이번 발견은 외계 생명체 탐사와 지구와 비슷한 환경을 가진 행성을 찾는 연구에서 중요한 이정표가 될 것으로 평가되고 있습니다.