글리제 581계 : 외계 생명체가 다수 존재할 것으로 기대되는 곳

이 우주에는 셀 수 없을 정도로 많은 별(항성)과 행성, 위성이 있습니다. 우리 지구가 속해 있는 우리 은하에만 2,000억~4,000억개의 별이 있고, 또 우리은하 같은 은하는 우주에 수천억 개가 있습니다. 그래서 천문학자들은 지구와 비슷한 행성이 우주에는 많이 있을 것이라고 예상하고 있습니다. 최근에는 우주 망원경 등 관측장비가 발달하면서 실제 지구와 비슷한 행성들을 여러 곳 찾았습니다. 지금까지 천문학자들이 찾아낸 '제2지구'와 같은 행성들 가운데 특히 주목받는 곳이 있는데 바로 '글리제 581'계입니다.

글리제 581(Gliese 581)은 태양계에서 약 20광년 떨어진 M3V형 적색왜성입니다. 천칭자리 방향에 위치하고 있으며, 알려진 항성계 중 태양에서 89번째로 가까운 항성계이기도 합니다. 관측 결과 6개의 행성, 글리제 581e, b,c,d, 그리고 f와 g를 가질 가능성이 제시되고 있으며, 그중 c, d, g는 거주 가능 구역 내에 존재하는 것으로 여겨지고 있습니다. 

 

항성

'글리제 581'이라는 명칭은 독일의 천문학자 빌헬름 그리스가 1957년 편찬한 지구에서 20퍼섹 이내에 위치한 956개의 별을 수록한 그리스 근접성 카탈로그의 번호입니다.

이 별은 스펙트럼 분류가 M3V형 적색왜성으로 지구에서 20.3광년 떨어진 곳에 있습니다. 천칭자리에서 가장 밝은 천칭자리 베타성에서 북쪽으로 2도 정도 떨어져 있습니다. 그 질량은 태양의 3분의 1 정도로 추정되며, 알려진 항성계 중 태양에서 89번째로 가까운 항성계입니다. 글리제 581과 같은 M형 적색왜성은 태양에 비해 질량이 훨씬 작고, 핵융합 반응 속도도 훨씬 느립니다. 그 결과, 표면 온도는 약 3500 켈빈, 광도는 태양의 0.2%에 불과합니다. 그러나 글리제 581과 같은 적색왜성의 복사는 주로 적외선에 가까운 830나노미터 부근에서 피크를 이루는 영역에서 이루어지기 때문에, 별의 총 광도는 과소평가되었을 가능성도 있습니다. 

이 항성계의 행성이 지구와 비슷한 수준의 에너지를 받으려면 항성에 더 가깝게 위치해야 합니다. 이러한 지구와 비슷한 에너지를 받을 수 있는 항성 주변 영역을 거주 가능 영역이라고 합니다. 그 범위가 어즈 정도인지에 대해서는 논란이 분분하며, 각 항성계마다 그 조건도 크게 다릅니다.

 

행성계

2010년까지 지구의 2배에서 해왕성 정도의 질량을 가진 행성 6개가 발견되었습니다. 또한 2014년에는 글리제 581d에 대해서도 항성 활동에 의한 인공물일 가능성이 높다는 지적이 제기되어 그 존재에 의문이 제기되고 있습니다. 행성에는 발견 순서에 따라 b 이후의 알파벳이 부여되어 있습니다. 

아래에서는 항성에 가까운 순서대로 설명드리겠습니다. 

 

글리제 581e

질량이 지구의 1.86배 이상, 2009년 현재 확인된 태양계 외계 행성 중 가장 작은 질량. 공전 주기 3.15일.

 

글리제 581b

질량이 지구의 16배 이상. 그리스 581의 알려진 행성 중 가장 큰 질량을 가짐

 

글리제 581c

질량이 지구의 5.3배 이상. 거주 가능 구역 내에 궤도를 가지고 있고, 액체 상태의 물이 존재 할 수 있는 표면 온도를 가진 지구형 행성일 가능성이 있습니다. 물이 존재하기에는 주성에서 너무 가깝다는 연구도 있지만, 구름이 많이 존재하고 행성의 알베도가 높은 상태라면 적절한 온도를 유지할 수 있다는 반론도 있습니다. 

 

글리제 581g

질량은 지구의 2.242배 이상. 공전 주기는 32일로 거주 가능 구역 내에 존재합니다. 항상 같은 면을 항성을 향해 공전하고 있습니다. 앞서 언급했듯이 존재 가능성은 낮은 것으로 예상됩니다.

 

글리제 581d

질량이 지구의 5.94배 이상이고 공전 주기는 67일입니다. 타원궤도를 돌고 있지만 근일점에서는 거주 가능 구역의 범위를 지니고 있어 2014년 연구에 의해 그 존재에 의문이 제기되고 있습니다. 

 

글리제 581f

질량이 지구의 약 7배, 공전주기는 433일입니다. 앞서 언급했듯이 존재 가능성은 낮은 것으로 보입니다. 글리제 581의 행성계 관측에는 시선속도법이 사용되고 있습니다. 시선속도법에는 행성의 질량을 하한값으로 삼을 수밖에 없습니다. 

때문에 실제 질량은 위의 값보다 더 클 수 있으나 시뮬에이션을 통한 검증에서 각 행성이 하한값의 2배 정도를 초과하는 질량을 가지면 궤도가 안정적이지 않다는 것이 밝혀졌기 때문에, 행성의 실제 질량은 그 이하로 추정됩니다. 

 

골디락스 존

이 행성들은 모두 '골디락스 존'에 포함되어 있습니다. 골디락스 존이란 모항성에서 그리 멀지도, 가깝지도 않은 위치에 있어 생명체가 살기 좋은 기후(온도)를 가진 곳, 즉 '생명체 거주 가능 지역'을 말합니다. 

일부 천문학자들은 글리제 581g에 생명체가 살지 못하거나 생명체가 있어도 지성을 갖출 정도로 진화하지 못했을 수 있다고 추측합니다. 그 이유는 바로 이 행성이 모항성에 '조석고정'돼 있기 때문이라고 합니다.

조석고정이란 모체주의를 공전하는 천체가 공전과 같은 주기로 자전하는 것을 말하는데, 이는 공전하는 천체가 한쪽면만 바라보는 현상입니다.

예를 들면, 지구의 위성인 달을 생각하시면 됩니다. 글리제 581g는 모항성에 한쪽면만 고정돼 있어 한 곳은 뜨거운 낮이고 반대쪽은 계속 차가운 밤입니다.

 

결론

글리제 581계는 자신의 중력이 매우 강력한 특징을 가지고 있습니다. 주변에 있는 물체들을 휘감는 듯한 효과를 보여줌으로써 그 중력의 강력함을 입증하고 있습니다. 이러한 중력은 이 천체의 크기 및 밀도와 관련이 있는 것으로 보입니다.

이 행성계는 화성과 지구 사이 크기로 추정되며, 이로 인해 미래 연구에서는 인간이 거주 가능한 환경을 가질 수 있는지에 대한 문제가 제기되고 있습니다. 그러나 현재로서는 이 문제에 대한 답을 얻기 위해 더 많은 연구가 필요합니다.

글레 581계의 환경은 매우 혹독합니다. 표면 온도는 매우 낮고 대기가 빈약한 조건에서 존재합니다. 따라서 이 행성계에서의 생명체 생존 가능성은 현재로서는 낮다고 볼 수 있습니다. 

 

우주 탐사의 발전에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되는 글리제 581계에 대한 연구는 지속적으로 이루어지고 있습니다. 미래에는 우주 비행 기술이 발전하여 이 행성계를 탐사하는 여정이 실현될 수 있을 것입니다. 이를 통해 우리는 우주의 신비를 더 깊이 탐구하고 이해할 수 있을 것입니다.