토성은 멋진 고리를 갖고 있는 것으로 유명하다. 내가 어렸을 때만 하더라도 토성은 전체 우주에서 유일하게 고리를 갖고 있는 기묘한 행성이었다. 1977년 3월 10일 천왕성에서 고리가 발견되면서 토성의 고리는 우주 유일의 지위를 잃었다. 1979년 보이저 1호가 목성에서 또다시 고리를 발견하면서 천문학자들은 가스로 이루어져 있는 큰 행성들이 보편적으로 고리를 갖고 있을 가능성에 대해서 이야기하기 시작했다. 지금은 고리의 존재는 보편적인 현상으로 받아들여지고 있고 그 기원에 대해서 관심이 집중되어 있다. 두 번째 발견과 세 번째 발견이 갖는 통계적 중요성과 과학적 의미를 잘 보여주는 예일 것이다.
1992년 펄사 PSR B1257+12 주위에서 공전하고 있는 행성이 하나 발견되었다. 태양계 밖에서 처음으로 행성의 존재가 밝혀진 일대 사건이었다. 태양계가 행성을 보유한 유일한 천체시스템이라는 공식이 깨어지는 중요한 순간이었다. 중성자별이 빠르게 회전하는 특이한 별인 펄사가 아닌 평범한 주계열성 51 Pegasi 주변에서 행성이 발견된 것은 1995년의 일이었다. 이제는 행성의 존재가 아주 보편적일 수 있는 가능성을 보여주기 시작했다. 그 후 속속 태양계 밖 다른 별 주변에서 외계행성들이 발견되기 시작했다. 새로운 외계행성이 발견될 때마다 많은 천문학자들이 주목했고 나 자신은 그 외계행성이 발견된 날짜, 크기와 질량을 포함한 모든 정보를 머릿속에 외울 정도였다. 어느 날부터인가 그 작업을 그만 두지 않을 수 없게 되었다. 외계행성의 발견 자체가 더 이상 이슈가 되지 않게 되었고 발견되는 속도에 가속이 붙었기 때문이다.
오늘 현재까지 공식적으로 인정된 외계행성의 수는 473개에 이르고 있다. 지상과 우주공간에서 여러 대의 망원경이 다양한 방법으로 외계행성을 찾는 작업에 투입되어 있다. 이 숫자는 더 급한 곡률을 그리며 커질 것이다. 지금까지의 관측 결과를 보면 주로 목성보다 더 큰 외계행성들이 주로 발견되고 있다. 큰 것이 먼저 발견될 개연성이 높은 당연한 결과일 수도 있다. 특이한 것은 이들 거대행성들의 위치가 자신들이 공전하고 있는 별 주위에 너무 가깝게 붙어서 빠르게 공전하고 있다는 것이다. 한편 태양계에서는 암석질로 되어 있는 작은 행성들이 별에 가까운 안쪽 영역에 위치하고 있고 가스로 이루어진 거대 행성들은 주로 외곽에 위치하고 있다. 이는 전혀 예상하지 못했던 새로운 현상이고 이를 기초로 해서 행성계 기원에 대한 교과서를 다시 써야만 할 지점에 도달했다. 정작 더 큰 관심이 있는 지구와 꼭 닮은 행성은 아직 발견되지 않고 있다.
2009년 3월 7일 케플러 우주망원경이 발사되었다. 3년 반 정도 예정으로 백조자리 근처의 고정된 영역을 반복해서 관측할 계획이다. 별 주위에 행성이 있다면 공전을 할 것이고 우리가 보기에 별을 가리는 현상이 일어날 것이다. 이때 그 별은 행성의 면적만큼 가려질 것이고 그만큼 어두워질 것이다. 행성이 다 지나가면 별은 원래의 밝기를 회복할 것이다. 이런 현상을 이용해서 외계행성을 찾겠다는 것이다. 지금까지의 결과는 고무적이다. 첫 43일간의 관측 결과를 분석했는데 외계행성의 후보를 무려 750개나 발견한 것이다. 최근에 케플러 우주망원경 관측연구팀의 새슬로프 박사가 TED(Technology, Entertainment, Design) 강연에서 살짝 보여준 비공식 관측 결과는 더 고무적이다. 케플러 우주망원경이 발견한 외계행성 후보들 중에는 목성보다 작은 행성들이 주류를 이루고 있다는 것이다. 그중에서도 지구 크기의 두 배보다 작을 것으로 기대되는 후보가 140여 개에 이른다는 것이다. 물론 이들 중 상당수는 식쌍성으로 판명되거나 다른 이유로 후보군에서 제외될 것이다. 내년 2월 케플러 우주망원경 관측연구팀의 공식 발표가 이루어지면 드디어 지구와 꼭 닮은 외계행성이 공인될 가능성이 아주 크다. 그것도 한두 개가 아닌 수십 개가 될 개연성이 높다. 행성의 고리가 그랬듯이 지구와 꼭 닮은 행성의 존재가 보편성을 가지게 되는 시점에 서 있는 것 같다. 빨리 지구의 쌍둥이 행성을 보고 싶다. 한국천문연구원 연구원
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