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외계행성 찾는 법

외계행성 찾는 법
외계행성을 찾는 작업은 1천억W의 서치라이트 옆에 있는 백W의 전구를 구별하는 것만큼 어렵다. 별과 별 주위를 도는 행성의 밝기 차이가 그 만큼 크기 때문이다. 그래서 외계행성의 발견은 거의 불가능한 것처럼 보인다. 그런데도 외계행성을 찾을 수 있는 방법이 있을까?

별 주위에 행성이 있다면 별은 행성의 중력에 의해 약간 위치가 변하며, 또 별 주위를 도는 행성이 별을 가릴 경우에 별의 밝기가 조금 떨어진다. 이런 가정들로부터 별을 관측하면 행성이 있는지를 알아낼 수 있다. 이러한 외계행성을 찾는 방법은 다섯 가지로 요약해 볼 수 있다.
광도곡선을 활용한 외계행성 찾기
첫 번째는 행성이 우연히 별 앞을 지날 때 별의 광도가 변화하는 것을 정밀 분석하는 방법이다. 밝기 변화가 일어났을 때 흑점이나 별 표면에서 일어나는 다른 현상에 의한 것이 아니라면 간접적이나마 행성이 있다고 말할 수 있다. 행성이 밝다면, 행성이 직접 별을 가리지 않더라도 행성의 위치에 따라 별과 행성을 합한 밝기가 변화하므로 행성의 존재를 유추해낼 수 있다. 즉 행성은 스스로 빛을 내지 못하고 별의 빛을 받아 빛나므로 행성이 별 주위를 돌면서 별빛을 가리면 어둡고, 별빛을 반사해 별빛에 광도를 더하면 밝아지는 광도 변화를 추적해 내는 것이다.
두 번째는 도플러 효과를 이용하는 방법이다. 질량이 큰 행성이 별 주위에 있으면 그 행성의 중력에 의해 미약하나마 별도 움직이게 된다. 따라서 스펙트럼을 측정해 보면 적색편이와 청색편이가 주기적으로 일어나게 된다. 행성의 질량이 클수록 별이 도는 현상은 뚜렷이 나타난다.
도플러 효과를 이용한 외계행성 찾기
세 번째는 전파신호를 주기적으로 내는 천체인 펄사의 신호주기 변화를 측정하는 방법이다. 1967년 처음 발견된 펄사는 초신성의 폭발로 형성된 중성자별이 내는 전파인데, 중성자별이 빠르게 회전하면서 주기적인 전파를 방출하는 것이다. 펄사 주위에 행성이 돌고 있으면 펄사 신호의 주기가 변화하게 된다. 이 변화를 추론해 행성의 존재를 유추해 낼 수 있다.
네 번째는 중력렌즈에 의한 방법이다. 아인슈타인의 일반상대성 이론에 따르면 빛도 중력에 따라 경로가 휘어진다. 때문에 별빛이 행성의 중력에 의해 굽어져 별의 밝기가 변하면 이를 정밀 분석해 행성의 존재를 유추해낼 수 있다.
중력렌즈 현상
다섯 번째는 별이 움직이는 경로를 추적하는 방법이다. 별이 일정한 방향으로 움직일 때 혼자 움직일 경우에는 직선 경로를 보이지만, 행성과 같이 갈 경우 경로가 꼬불꼬불한 경로를 그리게 된다. 이유는 별과 행성이 공동 무게 중심을 돌면서 행진하기 때문이다. 따라서 별의 경로를 정확히 측정하면 보이지 않는 행성의 존재를 알 수가 있다.
최종수정일

2017년 6월 19일