프로젝트 Hail Mary가 현실을 만나다: 45개의 행성에 외계 생명체가 있을 수 있다

연구 결과는 왕립천문학회 월간 공지헐리우드 영화에서 상상했던 임무를 그대로 재현 프로젝트 헤일 메리. 그 이야기에서 라이언 고슬링의 캐릭터는 지구를 구할 방법을 찾기 위해 머나먼 별계로 여행을 떠나는 도중에 Rocky라는 이름의 존재와 Astrophage 및 Taumoeba와 같은 가상의 미생물을 포함한 외계 생명체를 만나게 됩니다.

거주 가능 구역 행성 및 액체 수분 잠재력

코넬 대학교 칼 세이건 연구소 소장인 리사 칼테네거(Lisa Kaltenegger) 교수가 학부생 팀과 함께 연구를 주도했습니다. 그들은 유럽 우주국의 Gaia 임무와 NASA 외계행성 기록 보관소의 새로운 데이터를 분석하여 “거주 가능 구역”에 위치한 행성을 식별했습니다.

별 주변의 이 지역은 너무 뜨겁지도 너무 차갑지도 않기 때문에 행성 표면에 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 더 높습니다. 물은 우리가 알고 있는 생명체에 필수적이기 때문에 이 구역의 행성이 최고의 후보로 간주됩니다.

‘거주 가능성의 한계 조사: 거주 가능 구역에 있는 암석 외계 행성 목록’이라는 제목의 이 연구에서는 지구와 유사한 수준의 항성 에너지를 받는 행성도 강조합니다.

Kaltenegger 교수는 “프로젝트 Hail Mary가 너무나 아름답게 설명하듯이, 생명체는 현재 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 다양할 수 있습니다. 따라서 알려진 6,000개의 외계 행성 중 어느 것이 Astrophage 및 Taumoeba 또는 Rocky와 같은 외계 생명체를 수용할 가능성이 가장 높은지 알아내는 것이 비단 Ryan Gosling뿐만 아니라 매우 중요하다는 것을 증명할 수 있습니다”라고 Kaltenegger 교수는 말했습니다.

“우리 논문은 ‘성모님 만세’ 우주선을 만든 적이 있다면 생명을 찾기 위해 어디로 여행해야 하는지를 보여줍니다.”

45개 바위 세계가 주요 목표로 확인됨

연구팀은 잠재적으로 생명체가 존재할 수 있는 거주 가능 구역 내에서 45개의 암석 행성을 식별했습니다. 그들은 또한 행성이 거주할 수 없게 되기 전에 얼마나 많은 열을 견딜 수 있는지에 대한 더 엄격한 가정을 기반으로 보다 제한적인 3D 거주 가능 구역 내에 추가로 24개의 행성을 강조했습니다.

이들 중에는 프록시마 센타우리 b, TRAPPIST-1f, 케플러 186f와 같이 잘 알려진 외계 행성과 TOI-715 b와 같이 덜 알려진 후보가 있습니다.

가장 흥미로운 목표로는 지구에서 약 40광년 떨어진 TRAPPIST-1 시스템 행성 d, e, f, g와 48광년 떨어진 LHS 1140 b가 있습니다. 이들 세계가 액체 상태의 물을 유지할 수 있는지 여부는 부분적으로 대기를 유지하는 능력에 달려 있습니다.

지구와 같은 에너지와 유망한 인근 세계

몇몇 행성은 지구가 태양으로부터 얻는 것과 비슷한 수준의 별빛을 받습니다. 여기에는 통과하는 행성 TRAPPIST-1 e, TOI-715 b, Kepler-1652 b, Kepler-442 b 및 Kepler-1544 b가 포함되며 Proxima Centauri b, GJ 1061 d, GJ 1002 b 및 Wolf 1069 b와 같은 행성은 호스트 별에서 유도되는 운동을 통해 감지됩니다.

또한 연구원들은 거주 가능성의 한계가 어디에 있는지 더 잘 이해하기 위해 거주 가능 구역의 내부 및 외부 가장자리 근처에 위치한 행성을 선택했습니다. 거주 가능 구역의 개념은 1970년대부터 연구되어 왔지만 새로운 관측을 통해 현재의 이론을 개선하거나 심지어 재구성할 수도 있다고 Kaltenegger 교수는 설명했습니다.

행성 거주 가능성의 한계 테스트

일부 외계 행성은 매우 타원형 궤도를 따르며, 이는 별에서 받는 열의 양이 시간이 지남에 따라 크게 변한다는 것을 의미합니다. 이러한 세계를 연구하면 행성이 거주 가능 구역 내에 지속적으로 머물러야 하는지, 아니면 생명에 적합한 조건을 유지하면서 들어오고 나갈 수 있는지 여부가 밝혀질 수 있습니다.

Wolf 1061c 및 GJ 1061c와 함께 K2-239 d, TOI-700e 및 K2-3d와 같은 행성은 과학자들이 거주 가능성의 내부 경계를 연구하는 데 도움이 될 수 있습니다. 한편 TRAPPIST-1g, Kepler-441b 및 GJ 102는 거주 가능 구역의 추운 바깥 가장자리에 대한 통찰력을 제공합니다.

현재 샌프란시스코 주립대학 대학원생인 Gillis Lowry는 “무엇이 생명을 가질 가능성을 높이는지 말하기는 어렵지만 어디를 볼 것인지 식별하는 것이 첫 번째 핵심 단계입니다. 따라서 우리 프로젝트의 목표는 ‘관찰을 위한 최고의 대상이 여기에 있다’고 말하는 것이었습니다”라고 말했습니다.

동료 연구원이자 현재 이탈리아 파도바 대학교 대학원생인 루카스 로렌스(Lucas Lawrence)는 “우리는 다른 과학자들이 효과적으로 검색할 수 있는 무언가를 만들고 싶었고 우리가 더 조사하고 싶은 세계에 대한 새로운 것을 계속 발견했습니다”라고 말했습니다.

망원경을 사용하여 외계 대기 검색

공동 저자인 코넬 대학의 Abigail Bohl은 지구, 금성, 화성이 거주 가능성을 이해하는 데 유용한 벤치마크를 제공한다고 강조했습니다.

“우리는 지구가 거주 가능하다는 것을 알고 있지만 금성과 화성은 그렇지 않습니다. 우리는 태양계를 참고 자료로 사용하여 금성과 화성 사이에 있는 항성 에너지를 받는 외계 행성을 검색할 수 있습니다.

“이 행성들을 관찰하면 언제 거주 가능성이 상실되는지, 얼마나 많은 에너지가 너무 많은지, 어떤 행성이 거주 가능하게 남아 있는지 또는 전혀 거주할 수 없는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

“동일한 아이디어가 편심 행성에도 적용됩니다. 행성이 표면의 물과 거주 가능한 조건을 유지하면서 얼마나 많은 궤도 이심률을 가질 수 있습니까?

“우리는 행성이 거주 가능하고 유지되기 위해 무엇이 필요한지에 대한 이해를 테스트하기 위해 거주 가능 구역의 내부 및 외부 가장자리와 가장 높은 이심률을 가진 행성을 식별했습니다. 또한 JWST(James Webb Space Telescope) 및 기타 망원경으로 가장 관측 가능한 표적을 식별했습니다.”

또한 팀은 생명의 징후를 탐지할 가능성을 높이기 위해 다양한 행성을 관찰 방법과 연결했습니다.

미래 망원경과 생명 탐색

이 엄선된 목록은 JWST, 낸시 그레이스 로마 우주 망원경(2027년 발사 예정), 초거대 망원경(2029년 첫 번째 빛을 볼 예정), 거주 가능한 세계 관측소(2040년대 발사 예정) 및 제안된 외계 행성용 대형 간섭계(LIFE) 프로젝트를 포함하여 현재 및 미래의 관측소를 사용하는 천문학자들을 안내할 것입니다.

Lowry에 따르면 이러한 작은 행성을 관찰하는 것은 대기가 있는지 확인하고 거주 가능성 모델을 개선하는 데 필수적입니다.

그녀는 지구와 같은 방사선을 받는 10개 행성에 대한 초기 분석에서 이미 단기 연구를 위한 두 가지 강력한 후보인 TRAPPIST-1 e와 TOI-715 b를 확인했다고 언급했습니다.

TRAPPIST-1 시스템은 코넬 천문학자 Nikole Lewis가 이끄는 JWST 관측의 주요 초점입니다. TRAPPIST-1과 TOI-715 b는 모두 작은 붉은 별의 궤도를 돌기 때문에 지구 크기의 행성을 더 쉽게 감지하고 연구할 수 있습니다.

논문에서 확인된 잠재적으로 거주 가능한 외계 행성 45개의 전체 목록

1. GJ 1002b
2. GJ 1002c
3. GJ 1061c
4. GJ 1061d
5. GJ 251c
6. GJ 273b
7. GJ 3323b
8. GJ 667Cc
9. GJ 667 Ce
10. GJ 667Cp
11. GJ 682b
12. K2-239d
13. K2-288 비비
14. K2-3d
15. K2-72e
16. 케플러-1229 b
17. 케플러-1410b
18. 케플러-1544b
19. 케플러-1606b
20. 케플러-1649c
21. 케플러-1652b
22. 케플러-186f
23. 케플러-296e
24. 케플러-296f
25. 케플러-441b
26. 케플러-442b
27. 케플러-452b
28. 케플러-62e
29. 케플러-62f
30. 패 98-59프
31. LHS 1140b
32. LP 890-9c
33. 프록시마 센타우리b
34. 로스 508b
35. TOI-1266d
36. TOI-700d
37. TOI-700e
38. TOI-715b
39. 트라피스트-1d
40. 트라피스트-1e
41. 트라피스트-1f
42. 트라피스트-1g
43. 티가든의 스타 c
44. 울프 1061c
45. 울프 1069b