14세기 지구가 우주의 중심이 아니라는 지동설(地動說)을 제창한 코페르니쿠스는 “지구는 특별하지 않다”고 주장했다. 이후 천문학자들은 그의 이름을 딴 ‘코페르니쿠스의 원리’에 입각해 우리 은하 안에는 태양 같은 별(항성)이 무수히 많고, 그 별 주위를 도는 행성도 무수히 많기 때문에 지구와 같은 외계 행성과 외계 생명체가 충분히 존재할 것이라고 믿기 시작했다.
태양계에서는 지구와 비슷한 환경을 갖춘 행성은 화성과 금성뿐이다. 수성은 온도가 너무 높고, 목성이나 토성 등은 가스로 이뤄져 있어 생명체가 살기 어렵다. 그런데 최근 같은 별 주위를 도는, 지구와 크기가 비슷한 외계 행성 7개가 발견됐다. 그중에서도 6개가 지구와 비슷한 환경의 ‘지구형 행성’인 것으로 나타났다.
미국항공우주국(NASA)은 22일 미국 워싱턴의 본원에서 기자회견을 열고 지구에서 약 39광년(1광년은 약 9조4670억 km) 떨어진 거리에서 지구 크기의 행성을 7개 이상 거느린 항성계를 처음으로 발견했다고 밝혔다. 연구를 이끈 미카엘 지용 벨기에 리에주대 우주과학기술천체물리학연구소 교수는 “이런 형태의 항성계가 흔하다면, 지구같이 생명체가 살 수 있는 행성 역시 매우 많다고 볼 수 있다”고 설명했다.
‘트라피스트(TRAPPIST)-1’으로 불리는 이 별은 지용 교수팀이 칠레 아타카마 사막에 위치한 라실라 천문대에서 2015년 처음 발견했다. 태양과 마찬가지로 항성의 일생 중 장년기에 해당하는 왜성이다. 트라피스트-1의 크기는 태양의 8%로 목성과 비슷한 수준이지만 질량은 목성의 약 80배에 이른다. 작은 크기로도 7개 행성을 묶어 둘 수 있는 이유다. 이를 두고 지용 교수는 “태양이 농구공이라면 트라피스트-1은 야구공과 같다”고 비유했다.
연구진에 따르면 트라피스트-1 주위를 공전하는 외계 행성 7개는 모두 지구와 비슷한 크기로 지구의 0.76~1.13배 사이다. 중심 별과 가까운 순서대로 별 이름에 소문자 알파벳을 b부터 붙여 부르는데, 그중에서 5번째 행성인 트라피스트-1f는 크기가 지구의 1.04배로 가장 비슷한 것으로 나타났다. 질량은 평균 0.88배이며, 공전 주기는 중심 별이 작은 만큼 1.5~20일 사이로 짧다.
특히 7개 행성 중 중심 별에서 가까운 6개는 지구처럼 암석으로 이뤄져 있고, 물이 액체 상태로 존재하는 온도(섭씨 0~100도)를 유지한다. 이런 조건을 만족시키는 지구형 행성은 생명체가 존재할 가능성이 높다.
앞서 지난해 5월 연구진은 이 별이 3개의 행성을 거느리고 있다고 국제학술지 ‘네이처’에 발표했지만, 이후 행성 4개를 추가로 발견하면서 이번에 ‘네이처’ 22일자에 새롭게 발표했다.
이전에도 행성 7개를 거느린 항성 ‘케플러-90’를 발견한 적은 있었지만 이 항성 주변을 도는 행성 중에는 단 2개만이 지구형 행성이었다. 아직까지 행성을 8개 이상 지닌 항성계는 발견된 적 없다. 이번 연구 결과에 대해 김승리 한국천문연구원 변광천체그룹장은 “하나의 항성에 지구형 행성이 6개나 발견됐다는 것은 생각보다 지구형 행성이 우주에서 흔하다는 것을 보여 주는 결과”라며 “보통 외계 행성은 수백, 수천 광년 거리에 위치해 있기 때문에 39광년 거리에서 지구형 행성이 무더기로 발견된 것은 외계 행성을 연구하는 데도 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.
한편 지금까지 알려진 지구형 행성 중 지구와 가장 가까운 외계 행성은 지난해 발견된 ‘프록시마 b’로, 지구에서 불과 4.2광년 거리에 있다. 지구와 가장 닮은 행성은 ‘케플러-438b’로 행성의 반지름과 밀도, 탈출속도, 표면 온도 등을 비교한 ‘지구유사도(Earth Similarity Index·ESI)’가 0.88로 화성보다도 높다. 하지만 케플러-438b는 지구에서 무려 470광년 거리에 떨어져 있다.