지구같은 외계행성찾기 천체망원경 GPI(Gemini Planet Imager)

지구같은 외계행성찾기 천체망원경 GPI(Gemini Planet Imager)

10년간의 개발기간을 두고 만들어진 제미니 천체관측장비가 촬영한

위 사진은 베타 Pictoris b 외계행성 이미지입니다.

태양과 같은 항성이 아닌 행성을 촬영한 이미지로

우리가 사는 태양계가 아닌 외계행성으로

지구와 같은 행성을 찾는데 도움이 많이 될 것으로 보입니다.

이 천체망원경의 이름은 제미니 플라넷 이메져(GPI)로 최신의 광학장비와

적외선 분광기를 가지고 먼거리에 있는 태양을 공전하는 행성을 찾는 기능을 합니다.

8m 렌즈를 가지고 있는 GPI는 여러나라의 공동개발 프로젝트로 탄생해

칠레 남부 마우니케아산 정상에 있는 제미니 천체관측소에 설치되어

첫 타켓으로 지구로 부터 약 63광년떨어진 Beta Pictoris 시스템이

지난해 11월에 처음으로 테스트촬영이 이루어졌습니다.

그동안 외계행성을 직접 촬영하는 것은 매우 어려운 일이었습니다.

그 이유는 태양과 같은 매우 밝은 별 근처에 있기 때문으로

실제 육안으로 본다는 것은 거의 불가능에 가까운 일이었죠.

실제로 그동안 사용한 방법도 직접적인 관측이 아닌

간접적인 관측에 의해 이루어졌는데 예를들어

외계태양의 주위를 도는 행성이 그 앞을 지날때 빛을 가리게 되는 것은 분석하거나

행성의 중력에 의해 외계태양이 좌우로 이동하는 편차를 분석하는 방법이었죠.

최근 고성능 이미지 장비가 개발되고 나서야

직접 관측이 가능하게 되었고 관측시간도 매우 단축되었죠.

지난해까지만 하더라도 외계행성 HR8977b,c,d와 e를 촬영하는데

약 30분에서 45분이 소요되었지만 GPI가 도입되고서

Beta Pictoris b를 촬영하는데 단 60초만 소요되었죠.

이 사진은 기존의 이미지 보다 10배정도 더 나은 영상으로

촬영하는데 단 1분이 소요되었지만 이 행성을 찾기 위해 한시간의 노력이 들었습니다.

보다 정밀한 관측을 위해 GPI 개발팀은 적외선 분광기를 사용해

행성으로부터 나오는 빛을 분석할 수 있고

대기난류에 의해 굴절되는 것을 수천분에 1초만에 교정할 수 있도록 만들었죠.

변형되지 않는 반사판을 사용했고 특별하게 제작된 마스크는

행성 주변에 있는 밝은 빛을 내는 모체항성의 빛을 감소시켜줍니다.

그동안의 간접 관측에 비해 직접 외계행성을 관측하게 되면

행성의 특성에 대해 좀더 명확히 알 수 있는데

예를들어 대기의 존재여부나 기온도 파악할 수 있죠.

지금까지 관측해온 외계행성은 모두가 간접관측에 의해 발견된 것들이어서

외계태양의 주위를 어느정도의 질량으로 돌고 있다는 것만 알고 있을 뿐이었죠.

하지만 이제는 GPI로 직접 관측으로 행성을 촬영할 수 있어

행성에 대해 좀더 정확하고 더 많은 정보를 알 수 있게 되었죠.

게다가 GPI에는 편광을 검출할 수 있는데

이것은 외계행성이 모체항성 주위를 공전을 하면서

흩어져 있던 먼지에 반사된 빛을 볼 수 있게 되었습니다.

GPI 편광모드로 촬영된 아래 사진은

젊은 별 HR4796A의 주위를 도는 행성의 공전빛흔적으로

왼쪽은 기존의 장비로 촬영한 것이고

오른쪽이 최신장비 GPI로 촬영한 좀더 선명한 영상입니다.

이제 막 관측을 시작한 장비이다 보니 관련 학자들은 올해 관측하게 될

600여개의 젊은 별에 대한 결과에 한층 기대하는 모습입니다.

지금현재 GPI가 관측할 수 있는 외계행성은

목성이나 토성크기의 거대 행성만이 가능한데

앞으로 조금더 개선된다면 더 작은 행성도 관측가능할 것으로 기대하고 있습니다.

더 나아가 GPI같은 관측장비가 허블망원경처럼 우주에 나가게 된다면

지상에서보다 훨씬 더 선명하고 정밀한 사진을 얻을 수 있다고 하는데

먼저 2014년 GPI가 촬영할 외계행성에 지구같은 행성이 발견되기를 기대해 보고 싶네요.