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어떻게 2만 7000년 걸리는 곳의 정보를 알지요? 정보

어떻게 2만 7000년 걸리는 곳의 정보를 알지요?

본문

쏟아지는 ‘제2의 지구들’…지적생명체 발견 가능성 커진다
http://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/787151.html

 

인간의 기술력은 아직 사람을 화성에 보내기도 버거운 수준이지만, 
1200광년 밖 거문고자리에 있는 행성(케플러-62f)이 
생명체가 있을 만한 조건이 된다는 것은 알아낼 수 있다.


어떻게 이런 탐색이 가능할까?

 

2만7710광년 떨어진 스윕스-11


‘위대한 천문학자’로 불리는 요하네스 케플러는

 

“인간이 천체의 지식에 대해 이르는 과정은,

자연 그 자체 못지않게 경이롭다”고 말한 바 있다.

 

지금까지 우리가 확인한 가장 먼 외계 행성은

궁수자리에 있는 스윕스(SWEEPS)-4와 11로,

지구로부터 무려 2만7710광년가량 떨어져 있다.

 

빛의 속도로 가도 2만7000년 넘게 걸리는

먼 곳의 행성을 어떻게 찾아낸 것일까?

 

나는 여기가 궁금하다. ㅡㅡ  빛보다 빠른 놈은 없다면서요?

그런데, 어떻게 2만 7000년 걸리는 곳의 정보를 알지요?

거기에 그게 있는지 어떻게 알았어요?

 

특히 행성이 스스로 빛을 내지 못한다는 점을 고려하면

이는 더욱 불가사의하다. 만약 2만7000광년 밖의 스윕스-11에서

태양계를 관찰한다면 태양 빛에 가려 지구 따위는 보이지도 않을 것이다.

 

열쇠는 빛에 있다.

 

스윕스-11에서 태양을 관찰한다면,

365일마다 한번씩 태양 빛이 약해지는 순간이 올 것이다.

왜냐면 지구가 한번씩 태양과 스윕스-11 사이를 가리기 때문이다.

이것이 지금까지 가장 많은 2714개의 행성을 찾아낸

(미국 항공우주국 집계) ‘통과 측광법’이라는 기술이다.

 

이렇게 말하면 제가 어떻게 알아요?

통과 측광법이 뭐기에 2만7000년 걸려서 접할 정보를 알 수 있죠?

 

836047675_1512443300.6736.jpg

 

NASA - The Transit Method of Detecting Extrasolar Planets
https://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/multimedia/images/kepler-transit-graph.html


두 번째로 많은 행성을 찾아낸 방법은 619개의 행성을 찾아낸

‘시선 속도법’이다. 무거운 별의 중력에 잡혀 있는 행성은

그 주변을 도는데, 동시에 별도 미약하나마 행성의 중력 때문에

제자리에서 약간씩 돌게 된다. 태양의 예를 들면,

지구 탓에 초당 12㎝의 속도로 움직이고 있다.

하지만 2만광년 밖에서 별의 이런 떨림을 알아낼 수 있을까?

 

이 역시 별빛을 분석하면 알 수 있다.


구급차가 사이렌을 울리며 옆을 지나갈 때 소리가 점점 높아지다

낮아지는 것을 경험한 일이 있을 것이다.

같은 소리인데 차이가 나는 이유는, 구급차가 다가올 때는

소리의 파장이 압축되어 음높이가 올라갔다가

멀어질 때는 파장이 늘어지면서 음높이가 떨어지기 때문이다.

이를 도플러 효과라고 하는데, 빛의 파장도 같다.

 

행성의 당김 때문에 별이 우리로부터 멀어질 때는 파장이 늘어지고,

가까워질 때는 파장이 압축된다. 빛의 경우 멀어지면 좀더 붉게,

압축되면 좀더 푸르게 보이게 된다. 이런 별빛 파장의

주기적 변동을 관측하면 행성의 존재를 알아낼 수 있는 것이다.

 

천문학자가 이렇게 힘들여 외계 행성을 찾는 최대 목표는 ‘생명체’다.

행성 존재는 알 수 있다고 해도!

 

어떻게 생명체 거주 가능 여부까지 알아낼 수 있는 것일까?

 

핵심은 우리의 생물학에서 생명체 잉태의 최적 조건인

액체 상태의 물이 행성 표면에 존재할 수 있는지다.

 

지구가 만약 지금 궤도보다 태양에 더 가까웠다면

너무 많은 태양에너지를 받아 금성처럼 뜨거워져

물이 모두 날아갔을 것이다. 반면, 멀었다면

천왕성 같은 얼음 행성이 되었을 것이다.

 

생명체 거주 가능 지역은 너무 뜨겁지도

차갑지도 않은 적당한 온도가 핵심이기에,

관련한 영국 전래동화에서 따와 ‘골디락스 존’이라고 부르기도 한다.

 

이를 판별하는 데 쓰이는 별의 에너지는 별빛을 분석해서,

행성의 별로부터 거리는 통과 측광법으로 구할 수 있다.


이런 외계 행성 발견은 세계 각지에 있는

여러 관측 망원경이 협업해 진행하고 있다.

 

먼 곳의 행성을 관측하는 데이터에는 오류가 있을 가능성이 높기 때문에

반드시 별개의 검증을 받은 경우에만 학계에서 확인된 행성으로 인정받는다.

각지의 관측설비는 이렇게 서로 확인하는 방식으로 협업을 한다.

 

우주에는 은하수 같은 다른 은하계가 500억 개 존재한다.

................................

 

링크 안에는 제임스 웹 우주망원경 이야기도 있는데요.

궁금한 부분만 집어왔습니다. ㅡㅡ

 

빛의 속도로요.

2만 7000년 걸려야 겨우 가거나 오거나 할 것 같은데요.

어떻게 벌써 알 수 있죠?

아시는 분! ㅎㅎ 알려주시면 안 될까요? ㅠㅠ

 

감사합니다. 

 

///////////////////

 

Transit Photometry (통과 측광법)
http://www.planetary.org/explore/space-topics/exoplanets/transit-photometry.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Methods_of_detecting_exoplanets
계산 방법은 없네요?

Extrasolar planet
https://www.britannica.com/topic/extrasolar-planet#ref954411

ftp://ftp.iac.es/tepstuff/puerto97/transitmet.pdf
http://www.exo.net/~pauld/Venus/ExoPlanets%20and%20Transits.pdf
http://nexsci.caltech.edu/workshop/2016/Rowe2_Sagan_20160719.pdf
(이유는 모르겠고 열리지 않을 것 같음. ㅡㅡ/)

댓글 2개

몇 년 전 '도전 골든벨' 마지막 문제에 두 녀석이 남았었습니다.
각각이 적은 답은 '적색편이'와 'Red Shift'이었습니다.
'Red Shift' 녀석은 떨어졌습니다.
바로 방송국에 전화하려고 했으나 이미 상황이 종료된 녹화라서 그만뒀습니다.
복불복...
그 녀석에게 운이 없었던 것을 어쩌겠습니까.

사람은 빛과 중력으로 우주를 연구합니다.
빛은 적색편이, 중력은 일반상대성 이론을 이용합니다.
케플러 계획도 마찮가지 입니다.
적색편이 예는 위 본문에 있습니다.
직관적으로는 스펙트럼입니다.
이 빛의 스펙트럼이나 적색편이를 계산한 값을 시차를 두고 비교하여 차이나면 그 시나리오를 가설로 놓고 검증합니다.
케플러 망원경 및 각지의 전파 망원경들이 매일 관련된 데이터를 엄청 쏟아 낼 것입니다.
행성의 대기, 온도, 질량, 물질, 운동 등에 관련된 데이터들도 이미 누적돼 있습니다.
중력에 의한 적색편이가 있으니 계산하면 항성의 물리량까지 파악할 수 있습니다.
이를 항성의 광도, 경도, 고유 주파수 변화 등까지 합쳐서 종합적으로 따지면 판별이 되지 싶습니다.
꼭 케플러 계획이 아니더라도 항성에 가려서 보이지 않는 행성은 이런 식으로 찾습니다.

2만7천 광년이라...
우주에서는 그것도 거리라고 할 수 있을지 모르겠습니다.
여기서 우리은하의 중심까지 거리도 안됩니다.
하물며 이런 은하가 작게는 4,000억개가 있습니다.
이 규모에 비한다면 두 달 전 1억여 광년 떨어진 곳에서 두 중성자별이 충돌한 중력파를 라이고가 잡은 성과마저 초라할 정도입니다.
적색편이 사건은 어처구니가 없는 경우였네요. ㅜㅜ
우째 방송국 사람들이 그걸 모르고. ㅡㅡ

네. 온통 빛과 중력입니다.

스펙트럼이나 적색편이를 계산한 값을 시차를 두고 비교.
차이를 계산하는 방식이란 말씀이시죠?
저도 어떤 방법으로 하는지 접근해 보겠습니다.
어떻게 계산했는지 궁금했거든요. ㅜㅜ

행성의 데이터 > 네.
중력에 의한 적색편이 값으로 항성의 물리량 > 네.
광도, 경도, 고유 주파수의 변화 기타 등등 > 갑자기 막힙니다. ㅋ
말씀 주신 방법으로 250만 광년 떨어진
안드로메다 은하의 총 항성 질량을 구한 것이군요.
지금은 전혀 모르겠습니다.
개인적으로 말씀 주신 아이들 살펴보겠습니다.
어떻게 계산을 한 것인지 통 모르겠거든요. ㅠㅠ
궁금은 합니다.

라이고 사건은 저도 얼마 전에 접하여 알게 되었는데요.
아인슈타인 어르신은 정말 훌륭하신 분입니다.
어떻게 100년 전에 중력파의 존재를 아셨는지.
하긴요. 시공간만 뜯었다 붙였다 하셨으니 ^^ ㅎ

스승님이 계셔서 초짜는 든든합니다. 꾸벅.
말씀 주신 아이들은 다시 뜯겠습니다. 감사합니다!!!
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