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센타우루스자리 프록시마 b

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1. 개요

센타우루스자리 프록시마 b는 지구에서 가장 가까운 외계 행성으로, 약 4.2광년 떨어진 센타우루스자리 프록시마를 공전한다. 2016년 발견되었으며, 최소 질량은 지구의 약 1.07~1.27배로 추정된다. 프록시마 b는 센타우루스자리 프록시마의 생명체 거주 가능 영역 내에 위치하지만, 모항성인 프록시마의 플레어 활동과 항성풍으로 인해 대기가 존재하기 어려울 수 있다. 이로 인해 생명체 거주 가능성에 대한 논란이 있으며, 미래 관측 및 탐사를 통해 대기 및 표면 상태를 연구할 계획이다.

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센타우루스자리 프록시마 b
기본 정보
아티스트의 상상도: 프록시마 센타우리 b는 가상의 건조한 암석형 슈퍼 지구로 표현됨.
예술가의 상상도. 프록시마 센타우리 b는 암석형 외계 행성으로 묘사되었으며, 배경에는 프록시마 센타우리와 켄타우루스자리 알파성계가 보인다. 행성의 실제 모습과 구성은 현재 알려지지 않았다.
이름프록시마 센타우리 b
다른 이름알파 센타우리 Cb
프록시마 b
GL 551 b
HIP 70890 b
GJ 551 b
LTT 5721 b
2MASS J14294291-6240465 b
LHS 49 b
Gaia DR2 5853498713160606720 b
별자리켄타우루스자리
분류외계 행성
암석 행성
주성프록시마 센타우리
거리4.2
발견
발견자앙글라다-에스쿠데 외
발견 장소유럽 남방 천문대
발견 날짜2016년 8월 24일
발견 방법도플러 분광법
궤도 특성
근점각310 ± 50
준진폭1.24 ± 0.07
물리적 특성
최소 질량
반지름 범위0.94–1.4 RE
표면 온도 (평형 온도)Teq:
항성 정보
시선 속도-22.40 ± 0.5 km/s
고유 운동 (적경)-3781.741 밀리초/년
고유 운동 (적위)769.465 밀리초/년
시차768.0665
시차 오차0.0499
프록시마 센타우리의 위치는 빨간색 원으로 표시됨.

2. 발견

2016년 1월 ~ 3월 사이 프록시마가 지구에 대해 가까워졌다가 멀어지는 시선 속도를 기록한 HARPS 분광기의 그래프. 붉은 점+검은 오차 막대는 데이터 집합이며 파란색 곡선은 이 데이터 집합을 보정한 값이다. 그래프에서 프록시마의 진폭 및 주기는 행성의 최소질량을 계산하는 데 이용되었다.


2013년 하트퍼드셔 대학교의 미코 투오미는 과거 관측 기록에서 프록시마 b의 존재 가능성을 처음으로 제기했다.[57][58] 2016년 1월, 천문학자들은 창백한 붉은 점 프로젝트를 발족하여 프록시마 b의 존재를 확인하기 위한 관측을 시작했다.[59][60] 2016년 8월 24일, 기옘 앙글라다-에스쿠데가 이끄는 국제 연구팀은 연구 검토 결과 센타우루스자리 프록시마 b의 존재를 확인했다.[61][29] 이들의 연구 결과는 네이처에 발표되었다.[62][15][63][64][65][66]

측정에는 라 시야 천문대ESO 3.6미터 망원경에 탑재된 HARPS와 8미터 VLT가 사용되었다.[15] 어머니 항성의 시선속도 극대점과 공전주기를 조합하여 외계 행성의 최소질량을 계산했다. 1종 오류가 발생할 가능성은 1000만 분의 1로 나왔다.[57]

프록시마 행성계의 관측자료는 복잡하여 프록시마를 도는 행성들이 추가로 발견될 여지가 있다. 계산 결과 항성을 도는 또 다른 슈퍼지구의 존재를 부정할 수 없으며, 슈퍼지구가 있더라도 센타우리 b의 궤도를 불안정하게 만들지는 않을 것이다.[15] 2022년에는 별에 더 가까이 궤도를 도는 프록시마 센타우리 d라는 또 다른 행성이 확인되었다. 2020년에 보고된 프록시마 센타우리 c라는 또 다른 행성 후보는 데이터의 잠재적 아티팩트로 인해 그 존재가 논쟁의 대상이 되었다.

3. 물리적 특성

센타우루스자리 프록시마 b는 센타우루스자리 프록시마와의 거리와 궤도 주기를 제외하면 알려진 바가 거의 없기 때문에, 그 물리적 특성에 대한 많은 시뮬레이션이 수행되었다.

생물권태양계의 궤도 거리에 대한 비교


2020년 기준으로 센타우루스자리 프록시마 b의 추정 최소 질량은 이다.[15] 2022년 기준 가장 최근 추정치는 최소 이다.[26] 그러나 행성의 궤도 기울기가 아직 알려지지 않았기 때문에 모든 추정치는 최소값이다.[15] 행성의 반지름은 잘 알려져 있지 않고 결정하기 어려운데, 가능한 구성에 따라 추정 범위는 0.94 ~ 1.4 이며,[27] 이 값이 이전에 추정된 것보다 낮다면 질량은 지구형 행성과 해왕성형 행성의 경계에 있을 수 있다.[2]

센타우루스자리 프록시마 b는 구성에 따라 큰 핵을 가진 수성형 행성에서 매우 물이 풍부한 행성에 이르기까지 다양할 수 있다. 센타우루스자리 프록시마의 규소마그네슘의 비율 관측은 행성의 구성을 결정할 수 있게 할 수 있는데,[1] 이는 그들이 센타우루스자리 프록시마계의 모든 행성체와 거의 일치할 것으로 예상되기 때문이다. 다양한 관측에서 태양계와 유사한 이러한 원소의 비율이 발견되었다.[1]

지구와 유사한 구성을 가정하고[1] 은하 환경, 방사성 붕괴로 인한 내부 열 발생, 자기 유도 가열(조석력은 센타우루스자리 프록시마 b에서 내부 가열을 초래할 수 있는데, 이오와 유사한 값으로 강렬한 화산 활동이 있거나 지구와 유사한 값이 도달할 수 있다.[8] 별의 자기장은 또한 행성 내부의 강렬한 가열을 유도할 수 있는데,[2] 특히 그 역사 초기에 그렇다.[13]) , 행성의 자전, 별의 복사 영향, 행성을 구성하는 휘발성 종의 양, 그리고 시간에 따른 이러한 매개변수의 변화를 포함하는 많은 시뮬레이션과 모델이 생성되었다.[2]

센타우루스자리 프록시마 b는 별과의 현재 거리에 형성되었다고 가정하면 지구와는 다른 조건, 즉 물이 적고, 충돌 사건이 더 강하고, 전반적으로 더 빠른 발달을 거쳤을 가능성이 높다.[3] 센타우루스자리 프록시마 b는 아마도 현재 센타우루스자리 프록시마와의 거리에서 형성되지 않았을 텐데, 원시 행성 디스크의 물질량이 부족하기 때문이다. 대신, 행성 또는 원시 행성 파편은 더 먼 거리에서 형성된 다음 센타우루스자리 프록시마 b의 현재 궤도로 이동했을 가능성이 높다. 전구 물질의 특성에 따라 휘발성 물질이 풍부할 수 있다. 다양한 형성 시나리오가 가능한데, 많은 시나리오가 센타우루스자리 프록시마 주위에 다른 행성의 존재에 따라 달라지며 다른 구성을 초래할 것이다.

프록시마 켄타우리 b는 지구에서 가장 가까운 외계 행성이며 약 4.2광년 떨어져 있다.[1] 행성의 나이는 불명이다. 프록시마 켄타우리 자체가 알파 켄타우리(Alpha Centauri)에 의해 포획되었을 가능성이 있기 때문에 반드시 약 50억 년의 나이를 가진 알파 켄타우리 A·B와 같은 나이라고 할 수 없다. 프록시마 켄타우리 b에 위성이 존재한다면 그 궤도가 안정적일 가능성은 낮다.[2]

3. 1. 질량, 반지름, 온도

센타우루스자리 프록시마 b는 궤도 경사가 아직 측정되지 않아 모든 질량 추정치는 최소값이다.[15] 2022년 기준 가장 최근 추정치에 따르면 최소 질량은 지구 질량의 1.07배이다. 궤도 경사가 밝혀지면 실제 질량을 계산할 수 있는데, 궤도가 기울어져 있을수록 실제 질량은 더 커지며, 질량값이 지구의 3배 미만일 확률은 약 90%이다.[26]

정확한 반지름은 알려지지 않았지만, 암석으로 구성되어 있고 밀도가 지구와 같다고 가정하면 최소 지구의 1.1배로 추정된다.[27] 밀도가 낮거나 실제 질량이 최소 질량보다 크다면 반지름은 더 커질 수 있다.[27] 가능한 구성에 따라 추정 범위는 0.94 ~ 1.4 지구 반지름이며, 이 값이 이전에 추정된 것보다 낮다면 질량은 지구형 행성과 해왕성형 행성의 경계에 있을 수 있다.

센타우루스자리 프록시마 b는 구성에 따라 큰 핵을 가진 수성형 행성에서 매우 물이 풍부한 행성에 이르기까지 다양할 수 있다.

균형 온도는 이다.[15]

3. 2. 궤도

센타우루스자리 프록시마 b는 어머니 별인 센타우루스자리 프록시마를 약 11.186일에 한 바퀴 공전한다.[15] 별과의 평균 거리는 약 0.05 천문단위(AU) (700만 km)로, 태양지구 사이 거리의 약 20분의 1이다.[15] 참고로 수성의 평균 공전궤도 반지름은 0.39 AU이다. 프록시마 b가 모성으로부터 받는 복사플럭스는 태양의 65% 수준이다. 프록시마에서 나오는 복사플럭스의 대부분은 적외선 스펙트럼에 있으며, 가시광선 스펙트럼에서 b가 받는 에너지는 지구 조도의 3%에 불과하다.[40]

2021년 기준으로 궤도의 이심률은 불분명하지만, 0.35 이하로 제한되었다.[15] 이후 관측 결과 0.08 ~ 0.17 사이의 값으로 추정되었다. 만약 이심률이 0.1보다 높으면, 수성과 유사한 3:2 궤도 공명 또는 2:1과 같은 고차 공명에 진입하는 경향이 있을 것이다. 행성이 대칭적이지 않다면 낮은 이심률에서도 비조석 고정 궤도로의 포획이 가능할 것이다.

3. 3. 어머니 별

프록시마 b는 적색왜성 센타우루스자리 프록시마를 공전한다. 프록시마 항성의 질량은 태양의 12%, 반지름은 14%이다.[15] 표면 온도는 3042 켈빈이며,[28] 나이는 48억 5천만 년이다.[29] 삼중성계의 다른 두 항성들과 마찬가지로 프록시마는 태양과 비교할 때 중원소가 더 풍부한데, 이는 보통 프록시마처럼 질량이 작은 별에서는 흔히 볼 수 없는 특징이다. b의 금속함량([Fe/H])은 0.21로 태양 대기 내 중원소 함유량의 1.62 배이다.[32][33]

프록시마는 섬광성으로,[35] 이는 이 별이 대규모의 항성풍을 만드는 자기장 활동 때문에 때때로 고에너지 방출량 및 광도가 극적으로 증가한다는 뜻이다.

프록시마 b에서 바라본 프록시마의 하늘에서의 겉보기 크기 비교(96')로, 지구에서 태양이 보이는 크기(32')와 비교한 것이다. 프록시마는 태양보다 훨씬 작지만, 프록시마 b는 항성에 매우 가깝다.


프록시마 b의 모항성인 프록시마 센타우리는 적색 왜성으로,[35] 태양이 방출하는 가시광선의 0.005%만을 방출하며, 태양 에너지의 평균 약 0.17%를 방출한다.[36] 이러한 낮은 방출량에도 불구하고, 가까운 궤도로 인해 프록시마 센타우리 b는 지구에서 태양으로부터 받는 적외선 에너지의 약 70%를 받는다.[36] 하지만 프록시마 센타우리는 또한 섬광성으로, 때때로 수 시간 동안 밝기가 100배나 변동한다.[37]

프록시마 센타우리는 태양 질량의 에 해당하는 질량과 태양 반지름의 를 가지고 있다.[39] 유효 온도는 이며, 분광형은 M5.5V이다.

프록시마 센타우리의 자기장은 태양보다 훨씬 강하며, 강도는 이고,[40] 7년 주기로 변동한다.[41][42]

이 별은 태양에서 가장 가까운 별이므로 "프록시마"라는 이름이 붙었으며,[43] 거리는 이다. 프록시마 센타우리는 다중성계의 일부이며, 다른 구성원으로는 알파 센타우리 A와 알파 센타우리 B가 있으며, 이들은 쌍성 하위 시스템을 형성한다.[44]

4. 생성

항성탄생 원반 모형에 따르면 센타우루스자리 프록시마처럼 작은 별이 태어날 당시 항성으로부터 1 천문단위 이내에 있는 물질을 다 합쳐도 지구 질량 하나를 넘지 않는다고 한다. 이 모형에 따르면 센타우루스자리 프록시마 b는 현재의 위치에서 태어난 것 같지 않다. 이는 프록시마 b가 지금의 위치가 아닌 다른 곳에서 생겨났거나, 혹은 현재의 원반 모형에 수정이 가해져야 함을 뜻한다.[15]

5. 생명체 거주 가능성

센타우루스자리 프록시마 b의 생명체 거주 가능성은 아직 확실하게 검증되지 않았다.[43][22]

프록시마 b는 별의 생물권 내에 위치해 있으며 지구의 약 65%에 해당하는 복사를 받는다. 평형 온도는 약 로 추정된다. 프록시마 b의 궤도 특성, 프록시마에서 방출되는 복사의 스펙트럼, 구름안개의 거동은 대기를 가진 프록시마 b의 기후에 영향을 미친다.

프록시마 b의 대기에는 두 가지 가능한 시나리오가 있다. 행성의 물이 응축되어 수소가 우주로 유출되어 행성 초기 역사 이후 대기에 산소 및/또는 이산화탄소만 남았을 수 있다. 그러나 프록시마 b가 원시 수소 대기를 가지고 있었거나 별에서 더 멀리 형성되어 물의 유출을 줄였을 가능성도 있다. 따라서 프록시마 b는 초기 역사 이후에도 물을 유지했을 수 있다. 대기가 존재한다면 산소 및 이산화탄소와 같은 산소 함유 가스가 포함될 가능성이 높다. 별의 자기 활동과 함께 이러한 가스는 행성에 자기장이 있다면 지구에서 관측할 수 있는 오로라를 발생시킬 수 있다.

기후 모델은 지구 기후에 사용되는 일반 순환 모델을 포함하여 프록시마 b의 대기 특성을 시뮬레이션하는 데 사용되었다. 조석 고정 여부, 물의 양, 이산화 탄소와 같은 특성에 따라 다양한 시나리오가 가능하다. 부분적으로 또는 전적으로 얼음으로 덮인 행성, 행성 전체 또는 작은 바다 또는 건조한 땅, 이들의 조합, 하나 또는 두 개의 "눈알" 시나리오 또는 액체 물이 있는 바닷가재 모양의 지역, 또는 일부 지역에서 질척질척할 수 있는 얇은(1km 미만) 얼음 덮개를 가진 지하 해양 시나리오가 있다.

대기의 안정성은 프록시마 b의 생명 거주 가능성에 중요한 문제이다. 프록시마로부터의 강한 복사자외선과 X선은 생명 거주 가능성에 도전 과제이다. 프록시마 b는 지구보다 약 10~60배 더 많은 양의 이 방사선을 받으며 특히 X선을 더 많이 받는다. 과거에는 훨씬 더 많은 양을 받았을 수 있으며, 지구보다 누적 XUV 복사가 7~16배 더 많았을 수 있다. 자외선과 X선은 대기를 효과적으로 증발시킬 수 있는데, 수소는 방사선을 쉽게 흡수하고 다시 쉽게 잃지 않기 때문에 수소 원자와 분자의 속도가 행성의 중력장에서 탈출하기에 충분할 때까지 가열되기 때문이다. 이들은 물을 수소산소로 분해하고 행성의 외기권에서 수소를 가열하여 탈출시킬 수 있다. 수소는 산소와 질소와 같은 다른 원소를 끌고 갈 수 있다. 질소와 이산화탄소는 대기에서 스스로 탈출할 수 있지만, 이 과정은 지구형 행성의 질소 및 이산화탄소 함량을 실질적으로 감소시킬 가능성은 낮다.

항성풍코로나 질량 방출은 대기에 훨씬 더 큰 위협이다. 프록시마 b에 영향을 미치는 항성풍의 양은 지구에 영향을 미치는 양의 4~80배에 달할 수 있으며, 압력은 태양의 항성풍보다 약 만 배 더 크다. 더 강렬한 자외선과 X선 복사는 행성의 대기를 자기장 바깥으로 들어올려 항성풍과 질량 방출에 의해 유발되는 손실을 증가시킬 수 있다. 프록시마 b와 같은 행성은 강력한 행성 자기장의 존재를 배제하는 내부 구조를 가질 수 있다.

프록시마 b가 별로부터 떨어진 거리를 고려할 때, 항성풍은 프록시마의 자기장 강도와 단계(프록시마는 7년 주기의 자기 주기를 가지고 있다)에 따라 지구 주변보다 10~1,000배 더 밀도가 높을 가능성이 높다. 이 행성이 자기장을 가지고 있는지 여부는 알려져 있지 않으며 대기 상층부는 자체 자기장을 가질 수 있다. 프록시마 b의 자기장 강도에 따라 항성풍은 행성의 대기 깊숙이 침투하여 일부를 벗겨낼 수 있으며, 일상 및 연간 시간 척도에서 상당한 가변성을 보인다.

행성이 별에 조석 고정되면 대기가 밤낮으로 붕괴될 수 있다. 이것은 이산화탄소가 지배적인 대기에서 특히 위험하며, 이산화탄소 빙하가 재활용될 수 있다.

태양과 같은 별과 달리 프록시마의 생명체 거주가능 영역은 별이 주계열성 이전 단계에 있을 때 시스템 초기에 더 멀리 떨어져 있었을 것이다. 프록시마의 경우, 행성이 현재 궤도에서 형성되었다고 가정하면 물이 응축되기에는 너무 가까운 상태로 최대 1억 8천만 년을 보냈을 수 있다. 따라서 프록시마 b는 행성의 물이 증기로 증발하는 도주 온실 효과를 겪었을 수 있으며, 그런 다음 자외선에 의해 수소와 산소로 분해되었을 것이다. 수소와 물은 그 후 손실되었을 것이며, 이는 금성에 일어났다고 여겨지는 것과 유사하다.

프록시마 b에 대한 충돌 사건의 특성은 현재 완전히 추측에 불과하지만 대기를 불안정하게 만들 수 있으며 바다를 증발시킬 수 있다.

지하 바다가 있는 얼음으로 덮인 프록시마 b는 극저온 화산 활동이 목성의 위성 이오의 화산 활동과 유사할 것으로 예상된다. 극저온 화산 활동은 목성의 다른 위성 유로파와 유사한 얇은 외기권을 생성할 것이다.

프록시마 b가 원래 대기를 잃었다 하더라도 화산 활동이 일정 시간이 지나면 대기를 재건할 수 있다. 두 번째 대기는 이산화탄소를 포함할 가능성이 높으며, 이는 특히 바다가 존재할 때 지구형 대기보다 더 안정하게 만들 수 있으며, 바다의 크기와 대기의 질량 및 구성에 따라 대기 붕괴를 방지하는 데 기여할 수 있다. 또한, 외혜성의 충돌은 프록시마 b에 물을 공급할 수 있다.

외계 행성 연구에서 "생명 가능성"은 일반적으로 행성 표면에 액체 상태의 물이 존재할 가능성으로 정의된다. 외계 행성 생명체의 맥락에서 일반적으로 이해되듯이, 표면의 액체 물과 대기는 생명 가능성의 필수 조건이다. 행성의 지하, 예를 들어 지하 바다와 같이, 유로파와 같은 태양계에 존재하는 생명체는 멀리서 감지하기 어려울 수 있지만, 차가운 바다로 덮인 프록시마 b에서 생명체의 모델을 구성할 수 있다.

적색 왜성의 생명 유지 가능성은 논란의 여지가 있는 주제이며, 다음과 같은 여러 고려 사항이 있다.


  • 프록시마의 활동과 조석 고정은 이 행성에서 이러한 조건의 형성을 방해할 것이다.
  • XUV 방사선과 달리, 프록시마 b의 UV 방사선은 더 붉고(차가우며) 따라서 유기 화합물과의 상호 작용이 적을 수 있으며 오존을 덜 생성할 수 있다. 반대로, 별의 활동은 오존층을 고갈시켜 UV 방사선을 위험한 수준으로 증가시킬 수 있다.
  • 궤도 이심률에 따라 궤도의 일부에서 생명 유지 가능 구역 바깥에 부분적으로 위치할 수 있다.
  • 산소 및/또는 일산화 탄소가 프록시마 b의 대기 중에 독성 수준으로 축적될 수 있다. 그러나 높은 산소 농도는 복잡한 생물의 진화를 도울 수 있다.
  • 바다가 존재할 경우 조석으로 인해 해안 지형이 범람하고 건조되어 생명체의 발달에 도움이 되는 화학 반응을 촉진하고, 주야 주기와 같은 생물학적 리듬의 진화를 촉진할 수 있으며, 그렇지 않으면 조석 고정된 행성에서는 주야 주기가 없이 발달하지 않을 것이며, 바다를 섞어 영양분을 공급 및 재분배하며 지구의 적조와 같은 해양 생물의 주기적인 확장을 자극할 수 있다.


반면, 프록시마와 같은 적색 왜성은 태양보다 수명이 훨씬 길어 추정 우주의 나이를 초과하므로 생명체가 발달할 시간을 충분히 제공한다. 프록시마가 방출하는 방사선은 산소 발생 광합성에는 적합하지 않지만 무산소 광합성에는 충분하지만 무산소 광합성에 의존하는 생명체를 어떻게 감지할 수 있는지는 불분명하다. 2017년의 한 연구에 따르면 광합성을 기반으로 하는 프록시마 b 생태계의 생산성은 지구의 약 20%일 수 있다고 추정했다.

5. 1. 개요

천체 예술가가 그린 센타우루스자리 프록시마 b 표면의 개념도. 지평선의 밝은 항성이 프록시마이며 오른쪽 위에 센타우루스자리 알파 쌍성계가 보인다.


센타우루스자리 프록시마 b는 항성생명체 거주가능 영역 안을 돌고 있다. 행성의 조건과 대기의 성질이 적절할 경우 액체 상태의 이 행성 표면에 존재할 수 있다. b가 모항성과 불과 7500000km밖에 떨어져 있지 않은데도 생명체 거주 가능 영역 안에 있을 수 있는 까닭은 프록시마가 스펙트럼상 M형 별인 적색왜성이기 때문이다. 즉, 모항성인 프록시마의 표면온도가 약 3000 °C로 낮기 때문에 이렇게 가까움에도 프록시마 b가 생명체 거주 가능 영역에 있을 수 있는 것이다. 그러나 b는 지구에서 봤을 때 항성 앞을 지나가지 않기 때문에 이 가설을 검증하기는 어렵다.[46]

항성풍프록시마와 같은 적색왜성에서 나오는 입자의 흐름으로, 행성의 대기를 벗겨낼 수 있는 잠재적인 위협이다. 프록시마 b는 지구가 태양으로부터 겪는 태양풍 강도의 2000배에 이르는 항성풍 압력에 노출되어 있다.[43][44] 이 복사 및 항성풍은 b에 존재하는 대기를 전부 벗겨냈을 것 같으며 이런 환경에서 생명체는 땅 속에서만 생존할 수 있을 것이다.[39][45]

센타우루스자리 프록시마 b는 모항성인 프록시마섬광성이기 때문에 항성에서 나오는 섬광들이 행성의 대기를 상실시켰을 가능성이 있다. 프록시마가 플레어를 방출하면 자외선과 X선이 나오는데 이들은 행성의 대기를 벗겨낸다. 그러나 만약 프록시마 b가 강력한 자기장을 갖고 있다면 모항성의 플레어 활동은 문제가 되지 않을 것이다.[51]

5. 2. 불리한 조건

센타우루스자리 프록시마 b는 모항성인 센타우루스자리 프록시마에 매우 가까워 조석 고정될 가능성이 크다. 이 경우 행성의 한쪽 면은 항상 뜨겁고 반대쪽 면은 항상 차가운, 이른바 아이볼 어스 상태가 된다.[63][47] 모항성인 프록시마는 섬광성이기 때문에 항성에서 나오는 섬광이 행성의 대기를 상실시켰을 가능성이 있다.[51] 만약 프록시마 b가 강력한 자기장을 갖고 있다면 모항성의 플레어 활동은 문제가 되지 않을 것이다.

프록시마 b는 지구가 받는 양의 400배에 이르는 X선에 노출된다.[5][15] 강력한 항성풍은 b의 대기를 벗겨냈을 것으로 보이며, 이런 환경에서 생명체는 땅 속에서만 생존할 수 있을 것이다.[43][44][39][45]

그러나 프록시마 b의 공전 이심률은 0.35 아래라는 것만 알려져 있을 뿐 확실하게 밝혀지지 않았고, 이심률이 0.35라면 수성과 유사한 3:2 자전-공전 공명비에 b가 고정될 가능성이 충분하다. 이 경우 b가 1회 자전하는 데에는 대략 7.5일, 프록시마가 b의 지평선에서 떠올라 지기까지는 약 22.4일이 걸릴 것이다.[23][50] 궤도 공명비는 최고 2:1까지도 가능하다.[23]

질소가 1 , 이산화탄소는 ~0.01 바 수준으로 존재한다고 가정할 경우, 지구의 바다와 비슷한 평균 온도의 해양이 있는 세계에서 넓은 적도대(비동기 자전) 또는 빛이 비치는 반구 대부분(동기 자전)은 영원히 얼어붙지 않을 것이다.[52] 만약 b의 대기가 충분히 두꺼워 한쪽 면에서 받은 열을 반대쪽 면으로 전달할 수 있다면 행성 표면 중 넓은 영역에서 거주가 가능할 것이다.[47]

5. 3. 유리한 조건

만약 프록시마 b가 강력한 자기장을 갖고 있다면 모항성인 프록시마플레어 활동은 문제가 되지 않을 수 있다.[51] 물과 대기가 존재한다면 생명체에게 보다 호의적인 환경이 마련될 것이다. 질소가 1 , 이산화탄소는 ~0.01 바 수준으로 존재한다고 가정할 경우, 지구의 바다와 비슷한 평균 온도의 해양이 있는 세계에서 넓은 적도대(비동기 자전) 또는 빛이 비치는 반구 대부분(동기 자전)은 영원히 얼어붙지 않을 것이다.[52] 만약 b의 대기가 충분히 두꺼워 한쪽 면에서 받은 열을 반대쪽 면으로 전달할 수 있다면 행성 표면 중 넓은 영역에서 거주가 가능할 것이다.[47] 대체로 천체물리학자들은 센타우루스자리 프록시마 b가 태어났을 때 지니고 있던 물을 지금도 가지고 있는지 여부가 생명체가 살 수 있는지를 결정하는 가장 중요한 요건이라고 간주한다.[54]

6. 표면 상태



프랑스 CNRS 연구재단의 천문학자들은 센타우루스자리 프록시마 b에 지구와 비슷한 바다와 미약한 대기가 존재할 가능성이 매우 높다고 주장했지만,[46] b는 지구에서 보았을 때 항성 앞을 지나가지 않기 때문에 이 가설을 검증하기는 어렵다.

만약 물과 대기가 존재한다면 생명체에게 보다 호의적인 환경이 마련될 것이다. 질소가 1 , 이산화탄소는 ~0.01 바 수준으로 존재한다고 가정할 경우, 지구의 바다와 비슷한 평균 온도의 해양이 있는 세계에서 넓은 적도대(비동기 자전) 또는 빛이 비치는 반구 대부분(동기 자전)은 영원히 얼어붙지 않을 것이다.[52] b의 대기가 충분히 두꺼워 한쪽 면에서 받은 열을 반대쪽 면으로 전달할 수 있다면 행성 표면 중 넓은 영역에서 거주가 가능할 것이다.[47] 대기가 있다고 가정할 경우 시뮬레이션 결과 b는 탄생 직후부터 1억 ~ 2억 년에 걸쳐 프록시마로부터 받은 에너지로 인해 지구에 있는 양만큼의 물을 잃은 것으로 나왔다. 액체 물은 b가 동기 자전을 할 경우 행성 표면 중 항성의 빛을 가장 강하게 받는 부분에, 3:2 공명 자전을 할 경우에는 낮의 반구에서 적도대에 웅덩이 형태로 존재할 것이다.[23][53]

6. 1. 기후

센타우루스자리 프록시마 b는 모항성인 센타우루스자리 프록시마생명체 거주가능 영역 안을 돌고 있는데, 행성의 조건과 대기 성질이 적절할 경우 액체 상태의 이 행성 표면에 존재할 수 있다.[15] b가 모항성과 불과 750만 km밖에 떨어져 있지 않은데도 생명체 거주 가능 영역 안에 있을 수 있는 이유는 프록시마가 스펙트럼상 M형 별인 적색왜성이기 때문이다. 모항성인 프록시마의 표면온도가 약 3000 °C로 낮기 때문에 이렇게 가까움에도 프록시마 b는 생명체 거주 가능 영역에 있을 수 있다. 프록시마 주변의 생물권은 항성으로부터 0.0423 ~ 0.0816 AU 범위에 걸쳐 있다.[15]

프록시마 b가 모성으로부터 받는 복사플럭스는 태양의 65% 수준이다.[40] b의 균형 온도는 약 이다.[15] 복사플럭스의 대부분은 적외선 스펙트럼에 있다. 가시광선 스펙트럼에서 b가 받는 에너지는 지구 조도 PAR(400~700 nm)의 3%에 불과하다.[40]

프랑스 CNRS 연구재단의 천문학자들은 b에 지구 비슷한 바다와 미약한 대기가 존재할 가능성이 매우 높다고 주장했지만,[46] b는 지구에서 봤을 때 항성 앞을 지나가지 않기 때문에 이 가설을 검증하기는 어렵다.

만약 물과 대기가 존재한다면 생명체에게 보다 호의적인 환경이 마련될 것이다. 질소가 1 , 이산화탄소는 ~0.01 바 수준으로 존재한다고 가정할 경우, 지구의 바다와 비슷한 평균 온도의 해양이 있는 세계에서 넓은 적도대(비동기 자전) 또는 빛이 비치는 반구 대부분(동기 자전)은 영원히 얼어붙지 않을 것이다.[52] 만약 b의 대기가 충분히 두꺼워 한쪽 면에서 받은 열을 반대쪽 면으로 전달할 수 있다면 행성 표면 중 넓은 영역에서 거주가 가능할 것이다.[47] 대기가 있다고 가정할 경우 시뮬레이션 결과 b는 탄생 직후부터 1억 ~ 2억 년에 걸쳐 프록시마로부터 받은 에너지로 인해 지구에 있는 양만큼의 물을 잃은 것으로 나왔다. 액체 물은 b가 동기 자전을 할 경우 행성 표면 중 항성의 빛을 가장 강하게 받는 부분에, 3:2 공명 자전을 할 경우에는 낮의 반구에서 적도대에 웅덩이 형태로 존재할 것이다.[23][53]

6. 2. 대기 안정성

프록시마 센타우리에서 나오는 강력한 복사자외선과 X선은 생명체 거주 가능성에 어려움을 준다.[43][44] 프록시마 센타우리 b는 지구가 받는 양의 400배에 이르는 X선에 노출된다.[15] 항성풍코로나 질량 방출은 대기에 훨씬 더 큰 위협이다.[43][44] 행성이 별에 조석 고정되면 대기가 밤낮으로 붕괴될 수 있다.[63] 프록시마 센타우리 b에 대한 충돌 사건의 특성은 현재 완전히 추측에 불과하지만, 대기를 불안정하게 만들고[39][45] 바다를 증발시킬 수 있다.

7. 프록시마 b에서 본 하늘

센타우루스자리 알파 계와 가까이 있기 때문에 프록시마 b에서 바라본 하늘은 지구에서 봤을 때와 거의 비슷하지만, 센타우루스자리에서 가장 밝게 빛나던 별은 보이지 않을 것이다. 태양카시오페이아자리에서 0.40 등급의 밝은 별로 보일 것이다.[55] 태양의 밝기는 지구에서 보이는 아케르나르프로키온과 비슷할 것이다. 태양의 위치는 카시오페이아자리 엡실론 근처, 심장 성운 바로 앞 근처가 될 것이며, 이 때문에 외계 관측자 눈에는 카시오페이아자리의 W 모양이 ∖/∖/ 모양으로 바뀐 것처럼 보일 것이다.[55]

시리우스오리온자리(모양이 바뀌지 않음)의 베텔게우스로부터 1 가 채 되지 않는 거리에 있을 것이며, 밝기는 −1.2 등급으로 지구에서보다 약간 어둡겠지만 여전히 센타우루스자리 알파 계의 하늘에서 가장 밝게 보일 것이다. 프로키온쌍둥이자리 중앙부로 위치를 옮겨 폴룩스보다 밝게 보일 것이다. 베가알타이르데네브(매우 멀리 떨어져 있기 때문에 거의 위치가 바뀌지 않음)와는 달리 북서쪽으로 위치를 옮겨서 여름의 대삼각형 모양이 보다 이등변삼각형에 가까워질 것이다.[55]

센타우루스자리 프록시마 b에서 본 센타우루스자리 알파 AB는 합산한 겉보기등급이 −6.8인, 가까이 붙어 있는 밝은 별 둘처럼 보일 것이다. A와 B의 공전 위치에 따라 맨눈으로 본 두 별은 확실하게 별개의 천체로 보이거나, 또는 가끔씩 분리되지 않은 홑별처럼 보일 것이다. 절대등급에 기초하면 센타우루스자리 알파 A와 B의 겉보기등급은 각각 −6.5와 −5.2일 것이다.[56] 센타우루스자리 프록시마 b의 표면에서 볼 때, 쌍성인 알파 센타우리는 금성이 지구에서 보이는 것보다 훨씬 밝게 보일 것이다.

8. 미래 관측 및 탐사

VLT에 탑재된 ESPRESSO와 SPHERE를 조합하여 센타우루스자리 프록시마 b의 사진을 찍고, b의 대기를 조사하여 산소, 수증기, 메테인이 존재한다는 단서를 찾아낼 수 있을 것으로 기대된다.[68] 제임스 웹 우주 망원경은 센타우리 b의 대기 특징을 포착할 수 있을 것이다.[69]

프록시마 b의 발견은 소형 쾌속 탐사선을 센타우루스자리 알파 항성계에 보내는 것을 목표로 하는 개념 증명 프로젝트 롱숏 계획에 큰 영향을 미쳤다.[71] 이 계획은 연구 기업 Breakthrough Initiatives가 주도하고 있으며 소형 무인 우주선 스타칩스를 개발 / 발사하는 것을 기획하고 있다.[72] 이 우주선은 광속의 20% 속도로 날 수 있고,[73][74] 알파 계에 도착하는 데에는 약 20년이 걸리며 현장에서 수집한 정보가 지구에 닿는 데에는 4년이 조금 넘게 걸릴 것이다.[20]

2069년 알파 센타우리 미션과 브레이크스루 스타샷 계획도 진행 중이다. 2017년 Breakthrough Initiatives는 인접 항성계 알파 센타우리에서 생명체가 거주 가능한 행성을 찾기 위해 유럽 남방 천문대(ESO)와 협력 체제에 돌입했다. 두 기관의 협약에는 Breakthrough Initiatives가 칠레에 있는 ESO의 VLT에 내장된 VISIR(중적외선 VLT 분광복사계 및 분광기)의 업그레이드에 자금을 제공하는 내용이 포함되어 있다.[67] 인간이 만든 가장 빠른 우주선도 성간 여행을 하는 데 오랜 시간이 걸린다. 보이저 2호는 프록시마 센타우리에 도달하는 데 약 75,000년이 걸릴 것이다. 인간의 수명 내에 프록시마 센타우리 b에 도달하기 위해 제안된 기술 중에는 태양 돛이 있으며, 이는 광속의 20%에 달하는 속도에 도달할 수 있다. 문제점은 프록시마 센타우리 시스템에 도착했을 때 탐사선의 속도를 늦추는 방법[1]과 고속 탐사선이 성간 물체와 충돌하는 것이다.[4] 21세기에 프록시마 센타우리에 도달할 수 있는 기기와 전력 시스템을 개발하는 것을 목표로 하는 브레이크스루 스타샷(Breakthrough Starshot) 프로젝트가 있다.

8. 1. 개요

2013년 하트퍼드셔 대학교의 미코 투오미는 과거 관측 기록들로부터 프록시마 b가 존재할 것이라는 증거를 최초로 포착했다.[57][58] 이 존재 가능성을 검증하기 위해 2016년 1월 천문학자들로 구성된 팀이 창백한 붉은 점[59] 프로젝트를 발족시켰다.[60] 2016년 8월 24일 기에메 앙글라다 에스쿠데가 이끄는, 전세계에서 온 31명의 과학자들로 이루어진 팀이 연구 검토 결과 센타우루스자리 프록시마 b의 존재를 확인했으며,[61][29] 네이처에 동료평가를 마친 논문이 발표되었다.[62][15][63][64][65][66]

측정에 사용된 분광기는 라 시야 천문대ESO 3.6미터 망원경 내 HARPS와 8 미터 VLT였다.[15] 공전주기와 조합한 어머니 항성의 시선속도 극대점으로부터 외계 행성의 최소질량을 계산했다. 1종 오류가 발생할 가능성은 1000만 분의 1로 나왔다.[57]

프록시마 행성계의 관측자료는 복잡하여 프록시마를 도는 행성들이 추가로 발견될 여지가 있다. 계산 결과 항성을 도는 또다른 슈퍼지구의 존재를 부정할 수 없으며 슈퍼지구가 있더라도 센타우리 b의 궤도를 불안정하게 만들지는 않을 것이다.[15]



과학자들은 VLT에 탑재된 ESPRESSO와 SPHERE를 조합하여 센타우루스자리 프록시마 b의 사진을 찍고, b의 대기를 조사하여 산소, 수증기, 메테인이 존재한다는 단서를 찾아낼 수 있을 것이라고 생각하고 있다.[68] 제임스 웨브 우주망원경은 센타우리 b의 대기 특징을 잡아낼 수 있을 것이다.[69]

프록시마 b의 발견은 소형 쾌속 탐사선을 센타우루스자리 알파 항성계에 보내는 것을 목표로 하는 개념 증명 프로젝트 롱숏 계획에 큰 영향을 미쳤다.[71] 이 계획은 연구 기업 Breakthrough Initiatives가 주도하고 있으며 소형 무인 우주선 스타칩스를 개발 / 발사하는 것을 기획하고 있다.[72] 이 우주선은 광속의 20% 속도로 날 수 있고,[73][74] 알파 계에 도착하는 데에는 약 20년이 걸리며 현장에서 수집한 정보가 지구에 닿는 데에는 4년이 조금 넘게 걸릴 것이다.[20]

8. 2. 2069년 알파 센타우리 미션

2017년 Breakthrough Initiatives는 인접 항성계 알파 센타우리에서 생명체가 거주 가능한 행성을 찾기 위해 유럽 남방 천문대(ESO)와 협력 체제에 돌입했다. 두 기관의 협약에는 Breakthrough Initiatives가 칠레에 있는 ESO의 VLT에 내장된 VISIR(중적외선 VLT 분광복사계 및 분광기)의 업그레이드에 자금을 제공하는 내용이 포함되어 있다.[67]

8. 3. 브레이크스루 스타샷

인간이 만든 가장 빠른 우주선도 성간 여행을 하는 데 오랜 시간이 걸린다. 보이저 2호는 프록시마 센타우리에 도달하는 데 약 75,000년이 걸릴 것이다. 인간의 수명 내에 프록시마 센타우리 b에 도달하기 위해 제안된 기술 중에는 태양 돛이 있으며, 이는 광속의 20%에 달하는 속도에 도달할 수 있다. 문제점은 프록시마 센타우리 시스템에 도착했을 때 탐사선의 속도를 늦추는 방법[1]과 고속 탐사선이 성간 물체와 충돌하는 것이다.[4] 21세기에 프록시마 센타우리에 도달할 수 있는 기기와 전력 시스템을 개발하는 것을 목표로 하는 브레이크스루 스타샷(Breakthrough Starshot) 프로젝트가 있다.

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[74] 뉴스 Stephen Hawking and a Russian Billionaire Want to Build an Interstellar Starship https://gizmodo.com/[...] 2016-04-12



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