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이렇게 수학으로 알아보고 나니 직접 보지 못했더라도 어딘가 외계인이 꼭 있을 거라는 생각이 드네요. 그런데 제가 요즘 외계인에 관한 영상을 올리다 보니 외계인을 찾는 단체에서 연락이 왔어요. 그래서 어떤 단체인지, 어떻게 찾는지, 알아봤답니다. 

제게 연락한 분들은 자신들을 세티 프로젝트를 진행하는 세티 과학자라고 소개했어요. 세티는 ‘외계 지적생명체 탐색(SETI)’의 줄임말로, 현재는 외계인과 외계행성을 찾는 모든 활동을 뜻해요. 대표적인 활동은 외계인이 보낸 신호를 찾는 거예요. 그 방법은 크게 두 가지로, 인공적으로 만들어진 빛을 찾는 방법과 우주에서 날아오는 전파 신호를 찾는 방법이죠. 광학망원경을 사용해 빛을 찾는 방법은 비교적 최근에서야 사용되기 시작했기 때문에 여전히 가장 많이 쓰이는 방법은 전파 신호를 찾는 겁니다. 만약 외계인이 지구처럼 충분히 문명화됐다면, 전파로 송수신하는 TV나 휴대폰 등을 사용할 거라 생각해 이중에 우주로 방출되는 전파를 관측하려는 거죠.

포물선의 성질을 이용해 전파로 외계인 찾기

전파망원경은 우주의 전파를 모으기 위해 포물선 모양의 안테나를 사용합니다. 포물선의 축과 평행하게 들어오는 모든 전파는 반사되면서 하나의 초점으로 모입니다. 이는 포물선의 성질을 이용한 거죠. 포물선은 한 직선과 한 점(초점)까지의 거리가 같은 점들의 집합이거든요. 이 덕분에 아주 약한 전파를 모으는 데 유리하죠. 

포물선의 초점에는 안테나로 모은 약한 전파를 크게 만들어주는 증폭기가 있고, 그곳에 모인 전파는 주파수 별로 분해돼 저장된답니다. 

외계행성에 탐사선 보내기

외계인이 있을 만한 행성에 탐사선을 보내 외계인을 찾는 방법도 있어요. 러시아 억만장자 사업가 유리 밀너와 페이스북의 창업자 마크 주커버그, 그리고 세계 최고의 물리학자로 칭송받는 영국의 이론물리학자 스티븐 호킹은 2016년 지구와 가장  비슷하면서도 가까이에 있는 행성 ‘프록시마 b’에 직접 탐사선을 보내는 ‘브레이크스루 스타샷 프로젝트’를 계획했어요.

프록시마 b는 태양에서 가장 가까운 적생왜성인 ‘센타우루스자리 프록시마’를 도는 외계행성이에요. 태양에서 프록시마 b까지 가려면 빛의 속도로 약 4년을 가야하고 제트기 속력(900km/h)으론 500만 년을 가야하죠. 스타샷 프로젝트 연구팀은 다음 두 방법을 이용해 탐사선을 발사하면 20년 후 프록시마 b 근처에 도달할 수 있다고 주장했어요. 

① 돛을 장착한 초경량 나노 우주탐사선 수천 개를 우주에 띄운다.
② 달이나 지구에 레이저 송신 기지를 설치한 후 그 돛을 향해 광선을 쏜다.

 우주탐사선은 송신기지에서 발사된 빛을 반사하면서 앞으로 나아가요. 배드민턴 공이 채에 부딪혀 튕겨 나가면 채는 공이 오던 방향으로 밀리듯이 우주탐사선도 빛이 오던 방향으로 나아가게 되는 거죠. 그런데 진공상태인 우주에선 공기저항력이 없어 우주탐사선의 속도가 계속해서 빨라져 결국 빛의 속도의 15~20%까지 다다를 수 있어요. 이렇게 프록시마 b 주변에 도착한 우주탐사선은 우리에게 생명체가 존재하는지 알려줍니다. 

연료를 다 사용한 우주탐사선은 행성의 대기로 떨어지는데 그때 대기와 마찰을 일으키며 별똥별이 될 거예요. 만약 프록시마 b에 생명체가 있다면, 수없이 쏟아지는 별똥별을 보고 우주 너머에 또 다른 생명체가 살고 있다는 사실을 깨달을 수도 있겠죠? 

연구팀은 2016년부터 20년 동안 기술을 개발하고 2036년에 우주탐사선을 우주로 보내면 2056년에 프록시마 b에 도착한다고 밝혔습니다. 프록시마 b의 정보를 담은 전파는 지구까지 오는데 약 4.37년이 걸리니까 2060년에는 외계생명체의 존재를 확인할지도 모르겠네요! 

☆ 별의 움직임을 분석해 외계행성 찾는 ‘시선속도’

별이 관측자에게서 멀어지면 별빛의 파장이 빨간색에 가까워지고, 관측자에게서 가까워지면 별빛의 파장이 파란색에 가까워져요. 별빛의 파장을 분석했을 때 빨간색과 파란색이 반복된다면, 그 별이 움직이고 있다는 겁니다. 별이 움직인다는 건 지구가 태양을 끌어당기는 것처럼 주변의 행성이 별을 끌어당기고 있다는 뜻이에요. 이렇게 움직이는 별의 속도를 관측자 입장에서 구하는 걸 ‘시선속도’라 하죠. 빛의 파장을 이용해 시선속도를 구하면 별의 운동과 외계행성의 질량 등을 알 수 있습니다. 2019년 노벨 물리학상 수상자 미셸 마요르 스위스 제네바대학교 천문학과 명예 교수는 시선속도 방법을 사용해 최초의 외계행성을 발견했습니다.

☆ 렌즈 역할하는 천체로 찾는 ‘미시중력렌즈 방법’

중력에 의해 빛이 굴절되는 현상을 ‘중력렌즈 현상’이라고 불러요. 특히 지구처럼 질량이 작은 천체의 중력이 근처 시공간을 휘게 하는 현상을 ‘미시중력렌즈 현상’, 렌즈의 효과를 만들어 낸 천체를 ‘렌즈’라 부릅니다. 지구로 빛이 다가올 때 앞에 렌즈 역할을 하는 천체가 있다면 빛이 휘어 관측자에게 더 강한 빛으로 보여요. 그러다 지구와 빛을 내뿜는 별, 그리고 렌즈 역할을 하는 천체가 일직선에 위치하면 순간적으로 가장 강한 빛을 관측할 수 있습니다. 만약 별과 행성이 렌즈의 역할을 한다면, 지구로 다가오는 빛 앞으로 별이 지나가는 순간과 행성이 지나가는 순간 두 번 반짝이면서 빛의 밝기를 기록한 그래프가 특이한 모양을 갖죠. 

[수동TV 초대석] 외계행성 찾는 이충욱 책임연구원

우리나라도 외계행성 찾기에 열심인데요, 한국천문연구원은 미시중력렌즈 현상을 이용해 외계행성을 찾는다고 합니다. 일명 외계행성 탐색시스템 ‘KMTNet’이라 부르는데요, 이를 이끄는 이충욱 책임연구원님을 모시고 이야기 나눠보겠습니다! 
 

 수따   우리나라 외계행성 탐색시스템에 대해 소개 부탁드려요~.

 이충욱  KMTNet은 동일한 성능의 망원경 3대를 호주와 남아프리카공화국, 칠레에 설치해 우리은하 중심부를 집중적으로 관측하고 외계행성을 찾는 시스템입니다. 망원경이 설치된 3곳은 각각 밤이 되는 시간이 조금씩 달라서 관측하려는 지역의 천체를 24시간 연속으로 관측할 수 있습니다. 이렇게 24시간 내내 관측할 수 있는 시스템은 세계에서 유일무이한 방식이죠. 우리은하 중심에서 일어나는 미시중력렌즈 현상을 이용해 외계행성을 찾는 것이 주된 연구 목표예요. 이외에도 초신성, 소행성 및 외부 은하에 대해 연구합니다. 

 수따  왜 미시중력렌즈 방법으로 외계행성을 찾나요?

 이충욱  외계행성을 발견하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 어떤 방법을 사용하는지에 따라 쉽게 찾을 수 있는 행성과 찾기 힘든 행성이 존재합니다. 그에 반해 미시중력렌즈 방법은 특별한 구별 없이 다양한 형태의 외계행성을 찾을 수 있고, 특히 중심별 없이 혼자서 우주를 떠도는 천체를 발견할 수도 있습니다. 2019년 한국천문연구원에서도 홀로 떠돌아 다니는 외계행성 후보  ‘OGLE-2017-BLG-0560’을 발견했답니다.