우주는 아득히 넓고 넓어서 인간이 가진 언어로는 그 광대함을 전부 표현할 수 없어. 이 광대한 우주의 고작 4%남짓만이 우리를 이루는 물질들로
채워져 있고, 나머지 96%는 미지의 물질과 에너지로 가득차있다고 여겨지고 있지. 96%의 존재는 알 턱이 없지만 나머지 4%의 관측가능한 물질도
형용할 수 없는 신기한 현상들로 가득해. 이번에 소개할 내용은 Eyeball Earth라 불리우는 눈알모양 행성이야.
1. Eyeball Earth란?
영어식 표현 그대로 눈알모양을 닮은 지구형 행성을 뜻해. 지금까지 망원경으로 직접 관측한 행성은 우리 태양계에 위치한 지구를 제외한 7개의 행성들
뿐인데 무슨 근거로 눈알모양을 닮았다고 이런 이름을 붙였을까? 우선 사진부터 감상하자.
Eyeball Earth 컨셉아트
오른쪽 사진을 보면 사람의 안구와 비슷하게 생겼다는걸 짐작할 수 있을거야.
이 컨셉아트는 물론 이해를 쉽게하기 위해 대충대충 그린거야. 전문적인 SF아트를 그리는 사람들의 컨셉아트는 아래에서 보기로 하자.
2. 왜 Eyeball Earth일까?
글리제 581 g의 컨셉아트, 눈알행성과 흡사하다.
그런데 궁금한 점이 있어. 왜 천문학자들은 이러한 행성을 상상하고 또 이에대한 이론을 세우고 있을까?
이 행성모델은 수 년 전으로 거슬러 올라가 케플러우주망원경이 발사된 후 얼마 지나지 않았을 때에 우연히 생각되어졌다고 해.
20세기 말 외계행성 분야가 눈에띄게 발전하여 결국 십수년만에 케플러우주망원경이 발사되고, 케플러우주망원경의 놀라운 성능을 바탕으로
엄청나게 많은 외계행성이 발견되기에 이르러.
케플러 우주망원경의 스펙
그때까지 관측기술의 한계로 목성형 행성밖에 찾지 못했지만 케플러우주망원경은 해왕성만한 슈퍼지구부터 수성만한 크기의 조그만 암석행성까지
엄청난 기술력으로 해마다 수천개씩 찾아내는 행성사냥꾼의 일등공신이 돼.
이때 발견된 대부분의 외계행성계는 우리 태양계와는 많이 달랐어.
첫째로는 모항성이 너무너무너무 작고 어두웠지.
보통 적색왜성은 현재 태양 밝기의 50분의 1 수준이라고 보면 돼.
둘째, 모항성이 너무너무너무 작고어두워서 액체상태의 물이 존재하는 골디락스존의 영역도 더욱 더 모항성에 가깝게 되었고,
모항성의 크기와 골디락스존과의 상관관계
셋째, 이때문에 골디락스존에 들어간 행성들은 모항성의 강력한 중력때문에 마치 지구와 달의 관계처럼 행성의 자전주기와 공전주기가 같아지는
싱크로노스 현상이 발생하기에 이르렀어.
자전과 공전이 같아지는 싱크로노스 현상(위 짤의 b그림)
물리학에 어느정도 식견이 있다면 여기서 짐작이 가능할지도 몰라.
바로 이 세가지 특징 때문에 과학자들은 이른바 Eyeball Earth라는 눈알모양 행성모델을 생각하게 되었지.
쉽게 생각해보자
만약 지구의 자전주기와 공전주기가 어느순간 같아져버린다면 어떻게 될까? 아까 지구와 달의 관계를 예를들어 언급했지?
마찬가지로 자전주기와 공전주기가 같아진 지구는 한쪽면만 태양을 바라보게 돼.
그렇다면? 해가 내리쬐는 영역은 항상 해가 내리쬐게 되고, 해가 내리쬐지 않는 즉, 밤인 부분은 항상 밤이 돼.
그러면 어떻게 될까?
많은 일게이들의 짐작대로 태양을 바라보고 있는 쪽은 온도가 계속해서 올라가게 돼.
반대로 반대편은 온도가 계속 떨어지겠지. 물론 지구는 대기가 있기 때문에 대류현상으로 이 온도차이가 어느정도는 극복이 될 거야.
바로 이 현상이 자전과 공전이 같아져버린 외계행성에서 일어날 수 있는 결과이지!
그렇게 수천만년~수억년이 지나면 어떻게될까?
초기에 물이 풍부했으리라 여겨졌던 행성 전체는 위와같이 조석적으로 묶이게 되어(Tidal Lock) 자전과 공전이 같아져버리게 되고,
한쪽은 해가 계속 내리쬐어 모든 물이 증발했을 것이며, 반대쪽은 끝없는 밤이 되어 있던 물마저 모두 얼어버리게 돼. 마치 아래 짤처럼!
그렇다면 우리가 과거에 예상했었던 골디락스 존에 위치한 물이 존재하리라고 여겨지는 제 2의 지구는 더이상 존재하지 않게 되는걸까?
그건 아니야. 분명 해가 항상 내리쬐는 부분은 작렬하는 열기로 모든 물이 증발하여 황폐한 사막이 되겠지만 낮과 밤의 경계부분,
즉 터미네이터(Terminator)에서는 오히려 적당한 온도가 유지되어 액체상태의 물이 존재할 '수도' 있어. 즉 이러한 눈알행성이 정말로 실재하는
모델이라면, 아마 그 행성의 낮과 밤의 경계부분에서는 녹지와 물이 존재하는 마치 사막한가운데의 오아시스와 같은 길다란 띠가 존재할거야.
물론 적색왜성 자체는 매우 위험한 별이라서 끊임없이 플레어와 각종 하전입자들을 내뿜어 근처 행성의 대기를 모두 날려버릴지도 몰라.
그렇게 된다면 이 부분에 존재하는 물도 대기가 사라져가면서 점차 우주로 탈출하겠지.
아직 이 모델에 대해선 연구가 한창 진행중이야! 더 좋은 결과가 있었으면 좋겠다.
