케플러-452b

1. 개요

케플러-452b는 지구에서 약 1,400광년 떨어진 곳에 위치한 외계 행성으로, 2015년 NASA에 의해 발견되었다. 지구보다 약 60% 더 큰 반지름과 5배 정도의 질량을 가지고 있으며, 어머니 별인 케플러-452를 385일 주기로 공전한다. 케플러-452는 태양과 매우 유사한 G형 주계열성으로, 케플러-452b는 이 별의 생명 가능 영역 내에 위치하여 지구와 유사한 환경을 가질 가능성이 제기되었다. 그러나, 케플러-452b가 암석형 행성일 경우 온실 효과로 인해 금성과 같은 척박한 환경일 수 있으며, 현재 기술로는 실제 질량, 대기 존재 여부를 확인하기 어렵다. SETI 연구소는 케플러-452b에서 전파 신호를 탐사하고 있으며, 향후 제임스 웹 우주 망원경과 같은 차세대 망원경을 통해 추가 연구가 진행될 예정이다.

2. 물리적 특징

케플러-452b는 지구보다 크지만, 슈퍼지구로 분류될 수 있는 암석 행성으로 추정된다. b가 암석으로 이루어졌는지 작은 가스행성인지는 확실하지 않으나, 반지름이 작음을 고려하면 암석행성으로 추측해도 큰 무리가 없을 것이다.

b는 태양과 비슷한 G형 주계열성을 돌고 있으며 어머니 별은 질량과 표면온도가 태양과 거의 비슷하다. 그러나 케플러 452는 태양보다 15억 년 더 늙었으며 광도가 태양보다 20퍼센트 높다. 항성진화 이론 관점에서 케플러-452b는 현재 지구가 태양으로부터 받는 열보다 10퍼센트 더 많은 에너지를 받고 있다. 만약 b가 암석으로 이루어졌다면 온실효과가 일어나 지금의 금성과 같이 척박한 환경이 되었을 것이다.

2.1. 크기, 질량 및 온도

케플러-452b의 반지름은 지구의 약 1.6배이다. 질량은 지구의 5배 정도로 추정되며, 표면 중력은 지구의 약 2배이다. 그러나 행성의 조성물을 정확히 모르기 때문에 이 값들은 추측치일 뿐이다. 행성 거주 가능성 연구소의 추정에 따르면 질량은 3.3 M_⊕ 이하로 생각된다.

만약 b가 지구와 같이 표면이 딱딱한 지구형 행성이라면 슈퍼지구일 것이며, 질량이 크고 밀도도 높기 때문에 표면은 화산 활동이 활발할 것이다. 행성에 구름이 있다면 짙고 두꺼워서 우주에서 바라볼 때 그 표면 대부분을 가릴 것이다.

평형 온도는 265K(-8°C)로 지구보다 약간 더 따뜻하다. 대기를 고려한 표면 온도는 297K(20°C)로 추정된다.

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2.2. 모항성

케플러-452는 G형 주계열성으로 태양과 매우 유사하다. 질량은 태양보다 약 3.7%, 크기는 약 11% 더 크다. 표면 온도는 5757 K로 태양(5778K)과 거의 같다. 나이는 약 60억 년으로 추정되어 태양(약 46억 년)보다 약 15억 년 더 오래되었다. 케플러-452b에서 바라본 케플러-452는 지구에서 바라본 태양과 매우 유사하게 보일 것이다.

2.3. 궤도

케플러-452b는 385일 주기로 어머니 별을 한 바퀴 돈다. 공전 궤도는 원 궤도이며, 행성과 항성 간의 조석 고정이 일어날 가능성은 낮다. 케플러-452b는 주성으로부터 1.04 AU 떨어진 곳을 공전하고 있으며, 모항성인 케플러-452는 태양보다 약 20% 더 밝다.

3. 거주 가능성

케플러-452b는 모항성의 생물권 내에 위치하고 있어 생명체가 존재할 가능성이 제기된다. 이 행성은 지구보다 60% 더 크며, 385일 주기로 모항성을 공전한다.

케플러-452b의 질량은 지구의 약 5배로 추정되며, 표면 중력은 지구의 두 배 정도일 것으로 예상된다. 그러나 행성의 구성 성분이 정확히 알려지지 않아 이러한 수치는 추정치에 불과하다. 만약 케플러-452b가 암석 행성이라면, 슈퍼지구로 분류될 가능성이 크며, 반지름이 작다는 점을 고려하면 암석 행성일 확률이 높다.

b 표면에서 바라본 어머니 항성 케플러 452는 우리가 바라보는 태양과 매우 비슷하게 보일 것이다.

3.1. 온실 효과

케플러-452b는 현재 지구가 받는 에너지보다 10% 더 많은 에너지를 받고 있다. 만약 케플러-452b가 암석으로 이루어졌다면 온실효과가 일어나 지금의 금성과 같이 척박한 환경이 되었을 것이다.

그러나 케플러-452b는 지구보다 50% 더 크고, 질량은 약 5 M_E로 추정된다. 따라서 바다가 존재할 경우, 케플러-452b는 향후 5억 년 동안 통제 불능 온실 효과를 겪지 않을 수도 있다. 이는 케플러-452b의 화산 활동 증가로 인해 탄산염-규산염 순환이 "완충"되어 수명이 연장되기 때문이다.

3.2. 지질학적 활동

만약 케플러-452b가 암석 행성이라면 슈퍼지구일 것이며, 질량이 크고 밀도도 높기 때문에 표면은 화산 활동이 활발할 것이다. 케플러-452b는 지구보다 50% 더 크기 때문에 질량은 약 5로 추정되며, 이는 바다가 존재할 경우 더 오랫동안 유지할 수 있게 하여 케플러-452b가 향후 5억 년 동안 통제 불능 온실 효과에 굴복하는 것을 막을 수 있다. 이는 케플러-452b의 화산 활동 증가로 인해 탄산염-규산염 순환이 "완충"되어 수명이 연장되기 때문이다.

4. 발견 및 후속 연구

미국 항공우주국(NASA)의 케플러 우주 망원경은 행성이 별 앞을 지나갈 때 별빛이 어두워지는 식 현상을 관측하여 외계 행성을 찾아왔다. 케플러-452b는 케플러 망원경이 관측한 5만여 개의 별 중 하나로, 2009년 5월부터 2012년 3월까지의 관측 결과 약 385일 주기로 별 앞을 지나가는 것이 확인되었다. NASA는 2015년 7월 23일 케플러-452b의 발견을 공식 발표했다.

2018년 Mullally et al.의 연구에서는 케플러-452b의 존재가 통계적으로 증명되지 않아 여전히 후보로 간주해야 한다고 주장했지만, 케플러-452b는 여전히 행성일 가능성이 있으며 허위 양성으로 밝혀진 바는 없다.

4.1. SETI 탐사

SETI(외계 지적 생명체 탐사) 연구소는 앨런 망원경 배열을 사용하여 케플러-452b에서 오는 전파 신호를 탐색했다. 2015년 7월까지 20억 개 이상의 주파수 대역을 탐색했지만, 외계 지적 생명체의 신호는 발견되지 않았다. SETI 연구소는 앞으로도 90억 개 이상의 채널을 통해 탐색을 계속할 예정이다.

4.2. 향후 연구

Kepler-452b^영어는 약 550pc 거리에 있어 현재의 망원경이나 차세대 계획된 망원경으로는 실제 질량을 결정하거나 대기가 있는지 여부를 알 수 없을 정도로 멀리 떨어져 있다. 케플러 우주 망원경은 하늘의 작은 단일 영역에 집중했지만, TESS와 CHEOPS와 같은 차세대 행성 탐사 우주 망원경은 하늘 전체에서 가까운 별들을 조사할 것이다. 이들 더 가까운 외계 행성에 대한 후속 연구는 제임스 웹 우주 망원경과 미래의 대형 지상 망원경을 통해 대기를 분석하고, 질량을 결정하고, 구성을 추론할 예정이다.

5. 지구와의 유사성

케플러-452b는 지구와 비슷한 크기, 궤도, 모항성을 가지고 있어 한때 "지구 2.0" 또는 "지구의 사촌"으로 불리기도 했다.

케플러-452b는 어머니 별을 385일 걸려 한 바퀴 돌며, 반지름은 지구보다 60% 크고 어머니 별의 생물권 안에 자리하고 있다. 질량은 대략 지구의 다섯 배 정도로 추정되며, 표면 중력은 지구의 두 배 정도이다. 그러나 행성의 조성물이 무엇인지 정확히 모르기 때문에 이러한 값들은 추측일 뿐이다. 만약 케플러-452b가 지구처럼 표면이 딱딱한 행성이라면 슈퍼지구일 것이며, 질량이 크고 밀도도 높기 때문에 표면은 화산 활동이 활발할 것이다. 행성에 구름이 있다면 짙고 두꺼워서 우주에서 바라볼 때 그 표면 대부분을 가릴 것이다. 케플러-452b 표면에서 바라본 어머니 항성 케플러-452는 우리가 바라보는 태양과 매우 비슷하게 보일 것이다.

케플러-452b가 암석으로 이루어졌는지, 작은 가스 행성인지는 확실하지 않으나, 반지름이 작음을 고려하면 암석 행성으로 추측해도 큰 무리가 없을 것이다. 케플러-452b는 태양과 비슷한 G형 주계열성을 돌고 있으며, 어머니 별은 질량과 표면 온도가 태양과 거의 비슷하다. 그러나 케플러-452는 태양보다 15억 년 더 늙었으며, 광도가 태양보다 20% 높다. 항성 진화 이론 관점에서 케플러-452b는 현재 지구가 태양으로부터 받는 열보다 10% 더 많은 에너지를 받고 있다. 만약 케플러-452b가 암석으로 이루어졌다면 온실 효과가 일어나 지금의 금성과 같이 척박한 환경이 되었을 것이다.

5.1. 다른 행성과의 비교

케플러-452b가 발견되기 전에도 케플러-62e, 케플러-62f, 케플러-186f, 케플러-438b 등 생명체 거주 가능 구역 내에 궤도를 가진 외계 행성들이 여럿 발견되었다. 이들은 발견될 때마다 "지금까지 지구와 가장 유사한 외계 행성"이라고 불렸지만, 케플러 팀은 "케플러-452b야말로 지구와 가장 유사한 외계 행성이다"라고 발표했다. 케플러-186, 케플러-438은 적색 왜성이며, 케플러-62는 K형 주계열성이지만, 케플러-452는 태양과 매우 유사한 G형 주계열성이라는 점이 다른 행성들과의 큰 차이점이다.

6. 자료 사진

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