별과 함께 춤추다 – CHEOPS와 TESS 우주 망원경이 동기화된 행성 궤도 발견

지난 몇 년간 천문학에 대한 관심이 급증했으며—그럴 만한 이유가 있습니다. SpaceX와 같은 기업이 인간을 화성에 보내려는 노력이나 James Webb Space Telescope (JWST)가 만든 놀라운 발견들처럼, 감탄할 만한 성과가 부족하지 않았습니다. 예를 들어, 천문학자들은 최근 발표한 바와 같이, 행성 6개가 동기화된 궤도 패턴과 ‘정밀한 왈츠’를 이루고 있다는 사실을 발견했습니다. 원래 ‘풀 수 없는 수수께끼’라고 불렸던 이 발견은 베른 대학교와 제네바 대학교 팀들의 공동 노력으로 가능해졌습니다.

HD110067 시스템

‘HD110067’이라고 명명된 시스템에 행성 6개가 존재합니다. 이들을 흥미롭게 만드는 점은 희귀한 조화 공명으로, 행성들이 동기화된 궤도 패턴을 따른다는 것입니다. 초기 TESS 데이터에서는 내부 두 행성의 궤도만 명확했기 때문에 이 흥미로운 배열은 퍼즐이었습니다. 그러나 CHEOPS의 정밀 관측을 통해 나머지 행성들의 궤도가 밝혀졌으며, 연속적인 쌍에서 독특한 공명 사슬(3:2, 3:2, 3:2, 4:3, 4:3)이 드러났습니다.

공명 사슬은 일정 시간 동안 별을 중심으로 회전한 횟수를 비율로 나타냅니다. 앞부분(분자)은 내부 행성이 완료한 회전 수를, 뒤부분(분모)은 쌍의 외부 행성이 완료한 회전 수를 의미합니다. 이 발견에서 중요한 점은 동기화 정도가 매우 크다는 것입니다.

“우리 태양 이외의 별을 도는 5,000개가 넘는 외계행성 중에서, 공명은 드물지 않으며 여러 행성을 가진 시스템도 드물지 않습니다.

하지만 매우 드문 것은, 공명이 여섯 개 행성에 걸친 긴 사슬을 이루는 시스템을 찾는 것입니다” – Dr. Hugh Osborn, CHEOPS 펠로우, 베른 대학교

본질적으로, 발견된 비율(3:2, 3:2, 3:2, 4:3, 4:3)은 다음과 같은 현상이 정확히 같은 시간에 발생한다는 것을 의미합니다.

• 행성 1의 3회 회전 = 행성 2의 2회 회전
• 행성 2의 3회 회전 = 행성 3의 2회 회전
• 행성 3의 3회 회전 = 행성 4의 2회 회전
• 행성 4의 4회 회전 = 행성 5의 3회 회전
• 행성 5의 4회 회전 = 행성 6의 3회 회전

그 결과, 이 발견은 HD110067을 향후 연구에 중요한 시스템으로 지정했습니다. 별이 밝아 행성들의 대기와 구성에 대한 상세한 조사에 도움이 될 것이며, 가스가 풍부한지 물이 풍부한지 밝혀낼 가능성이 있습니다. 천문학자들은 이러한 발견이 특히 제임스 웹 우주망원경과 같은 도구를 활용한 미래 탐사에 큰 기대를 준다고 언급했습니다.

천체 관측에 트랜짓 방법 활용

앞서 언급한 발견은 주로 ‘트랜짓 방법’이라고 불리는 기술 덕분에 가능했습니다. 이는 우리 태양계 밖 행성인 외계행성을 발견하는 데 널리 사용되는 기법으로, 별의 밝기를 시간에 따라 관찰하여 주기적인 어두워짐을 감지함으로써 행성이 별 앞을 지나며 빛의 일부를 가리는 현상을 포착합니다.

*예시용 이미지*

Here’s a more detailed explanation:

Observation of Starlight: 트랜짓 방법에서는 천문학자들이 별이 방출하는 빛을 장기간에 걸쳐 관찰합니다. Kepler, TESS와 같은 우주 망원경이나 지상 망원경을 이용해 수천 개 별의 밝기를 지속적으로 모니터링합니다.

Transit Events: 행성이 별을 공전할 때, 그 행성이 별과 관측자 사이를 직접 통과할 가능성이 있습니다. 이 현상을 ‘트랜짓’이라고 합니다. 트랜짓이 발생하면 행성이 별빛의 아주 작은 부분을 가려 별의 밝기가 약간 감소합니다.

Regular Dimming Patterns: 별빛이 규칙적인 간격으로 어두워진다면, 이는 행성이 별을 공전하며 반복적으로 트랜짓을 일으키고 있음을 의미합니다. 행성이 가리는 빛의 양을 통해 행성의 크기를 추정할 수 있습니다. 큰 행성일수록 더 많은 빛을 가려 밝기 감소폭이 커집니다.

Orbital Period and Distance: 트랜짓이 발생하는 빈도(빛이 어두워지는 주기)는 행성의 공전 주기에 대한 정보를 제공합니다. 이는 행성이 별 주위를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간이며, 이를 통해 행성의 별로부터의 거리를 추정할 수 있습니다.

Orientation Specific: 트랜짓 방법은 행성의 궤도가 우리 관점에서 가장자리(엣지-온)일 때만 작동합니다. 궤도가 기울어져 있어 행성이 별 앞을 지나지 않으면 트랜짓 방법으로는 감지할 수 없습니다.

Advantage in Size and Atmosphere Studies: 트랜짓 방법은 행성의 크기를 결정하는 데 특히 효과적입니다. 또한 분광학과 결합하면 행성 대기의 구성에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.

Follow-up Observations: 트랜짓 방법으로 잠재적인 외계행성을 발견한 후, 추가 관측과 분석을 통해 존재를 확인하고 특성을 보다 자세히 연구합니다.

현재까지 트랜짓 방법은 2000년대 초반부터 수천 개의 외계행성을 발견하는 데 크게 기여해 왔으며, 특히 별에 가까운 행성, 예를 들어 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 거주 가능 영역에 있는 행성을 찾는 데 효과적입니다. 이는 우리가 알고 있는 생명의 핵심 요소인 물을 위한 중요한 조건입니다.

우주 망원경

제임스 웹 우주망원경이 발사 이후 대중의 관심을 사로잡았지만, 오늘날 천문학자들이 사용하는 유일한 장비는 아닙니다. 실제로, 이 동기화된 행성들을 발견한 장비는 다음과 같습니다.

CHEOPS (외계행성 특성화 위성):

2019년에 발사된 CHEOPS는 유럽우주국(ESA)이 운영하며 여러 유럽 국가가 참여했습니다. 밝은 별을 도는 알려진 외계행성을 관측하도록 설계되었습니다. 주요 목표는 이러한 행성들의 크기를 높은 정밀도로 측정하는 것입니다. 행성 크기를 파악하고 기존 질량 데이터와 결합하면 밀도를 계산해 구성 물질을 추정할 수 있습니다.

*예시용 이미지*

보다 구체적으로, CHEOPS는 지구 크기에서 해왕성 크기까지의 외계행성에 초점을 맞춥니다. 케플러 망원경과 같은 다른 임무에서 발견된 많은 행성에 대해 보다 상세한 정보를 제공하는 것이 목표이며, 앞서 설명한 ‘트랜짓 방법’으로 행성이 주인 별 앞을 통과할 때 별빛 감소를 측정합니다.

TESS (전이 외계행성 조사 위성):

2018년에 발사된 TESS는 미국 항공우주국(NASA)이 운영합니다. CHEOPS가 알려진 외계행성을 관측하는 반면, TESS는 가장 밝은 별들을 모니터링하여 새로운 외계행성을 발견하는 것이 주요 목표입니다. 특히 지구 크기와 초지구 크기 행성을 찾는 데 집중합니다.

목표 달성을 위해 TESS는 전체 하늘을 여러 구역으로 나누어 각각 약 한 달 동안 관측합니다. 이러한 포괄적인 조사 방식 덕분에 TESS는 수천 개의 새로운 외계행성을 발견했습니다. CHEOPS와 마찬가지로 트랜짓 방법을 사용해 외계행성을 탐지합니다. 전천구조 조사 방식은 다양한 유형의 별 주위에 있는 행성을 식별하는 데 도움이 되며, 가장 가깝고 밝은 별들을 대상으로 하여 후속 연구가 용이합니다.

두 망원경 모두 외계행성 연구에 중요한 기여를 하고 있습니다. CHEOPS는 알려진 외계행성을 보다 자세히 연구하는 데 집중하고, TESS는 새로운 외계행성을 찾아 급증하는 카탈로그에 추가합니다. 이들의 발견은 외계행성의 특성을 이해하는 데 도움을 줄 뿐만 아니라, 우리 태양계 밖에서 잠재적으로 거주 가능한 세계를 찾는 더 넓은 탐구에도 기여합니다.

산업 플레이어

인간은 본능적으로 탐험가입니다. 시간이 흐르면서 우리는 세계 거의 모든 극한 환경에 적응하며 살아왔습니다. 앞으로도 인간이 본능적인 탐험 욕구를 충족하려면 과학과 항공우주 분야의 발전이 필수적입니다. 이를 염두에 두고, 다음은 이러한 미래를 향해 나아가는 여러 기업 중 일부입니다.

*아래 수치는 작성 시점에 정확했으며 변동될 수 있습니다. 잠재적 투자자는 지표를 확인해야 합니다*

상장 기업

1. Northrop Grumman Corporation

(NOC )

Northrop Grumman Corporation은 세계적인 보안 기업으로, 우주 여행 및 탐사 분야를 선도하고 있습니다. 항공우주 기술 혁신으로 유명한 Northrop Grumman은 여러 고프로파일 우주 임무에 핵심적인 역할을 수행했습니다. 특히 제임스 웹 우주망원경에 대한 중요한 기여를 통해 복잡한 우주 시스템 개발 역량을 보여주었습니다.

이 회사는 위성 제조, 국제우주정거장(ISS) 기여, 발사체 개발 등 우주 분야 전반에 걸쳐 활동하고 있습니다. 차세대 기술에 집중하고 방위 및 항공우주 포트폴리오를 강화함으로써, Northrop Grumman은 우주 여행의 미래를 형성하는 핵심 기업으로 자리매김하고 있으며, 항공우주 및 방위 분야의 확장된 프런티어에 투자하려는 투자자에게 매력적인 전망을 제공합니다.

2. Lockheed Martin Corporation

(LMT )

Lockheed Martin Corporation은 항공우주 및 방위 분야의 거인으로, 우주 탐사 분야에 크게 기여하고 있습니다. NASA의 주요 계약업체로서, 고급 우주선 및 위성 설계·제조에 전문성을 보유하고 있습니다. 특히 인간이 심우주를 탐사할 수 있도록 설계된 오리온 다목적 승무원 차량 프로젝트에 핵심적인 역할을 수행했습니다. 또한 위성 기술, 우주 탐사선, 화성 탐사 미션(예: 마스 로버) 등에 참여해 우주에 대한 이해를 증진시키는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

Lockheed Martin은 미사일 방어 및 우주 탐사와 같은 분야에 지속적으로 투자하고 있어, 성장하는 우주 산업에 관심 있는 투자자에게 매력적인 선택이 됩니다. 이러한 미래 지향적 접근은 전 세계적인 새로운 우주 프런티어를 향한 움직임과 일치하며, 국가 방위와 우주 탐사의 핵심 플레이어로서의 입지를 강화합니다.

3. Boeing Company

(BA )

Boeing은 오랜 항공우주 역사를 가지고 있으며 수많은 우주 임무와 이니셔티브에 핵심 기여를 해왔습니다. 위성 제조부터 우주선 개발까지 다양한 프로젝트에 참여했습니다. 특히 Boeing은 국제우주정거장(ISS) 프로그램의 주요 파트너이며, CST-100 Starliner 우주선을 개발해 ISS 및 저궤도 목적지로 승무원을 수송하도록 설계했습니다.

Boeing의 우주 탐사 참여는 방위 및 항공우주 포트폴리오의 중요한 부분을 차지하며, 업계에서 두드러진 위치를 차지하고 있습니다.

비상장 기업

SpaceX

SpaceX는 비전 있는 기업가 Elon Musk가 이끌며 민간 우주 탐사 산업의 최전선에 서 있습니다. 비상장 기업이지만, 혁신적인 성과로 투자자와 우주 커뮤니티의 큰 관심을 받고 있습니다.

이 회사는 재사용 가능한 로켓 기술로 우주 여행 비용을 크게 낮추어 우주 접근성을 혁신했습니다. Falcon 로켓과 Dragon 우주선은 국제우주정거장(ISS)으로의 화물 및 승무원 임무의 핵심이 되었습니다. 또한, 위성 별자리로 전 세계 인터넷 서비스를 제공하려는 야심찬 Starlink 프로젝트는 우주 기반 서비스에 대한 혁신적인 접근을 보여줍니다. 더불어 Starship 우주선을 개발하며 화성 식민화에도 앞장서고 있습니다.

SpaceX의 지속적인 진보와 파괴적 접근 방식은 미래 투자자에게 큰 관심을 끌며, 우주 탐사와 여행의 미래를 형성하는 핵심 기업으로 자리매김하고 있습니다.

Blue Origin

최종 생각

이와 같은 발견은 일상 생활과는 거리가 멀어 보일 수 있지만, 각각의 발견은 우주에 대한 우리의 이해를 넓혀줍니다. 이러한 이해는 앞서 언급한 기업들이 진행 중인 프로젝트—예를 들어 화성 탐사 미션이나 귀금속을 위한 소행성 채굴—에 적용되고 있습니다.