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케플러-452b

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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.

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케플러-452b
개요
케플러-452b 상상도
광대한 구름 덮개와 함께 암석 행성으로 묘사된 거주 가능 영역 내의 케플러-452b (중앙). 외계 행성의 실제 모습과 구성은 알려져 있지 않음.
명칭
한국어 명칭케플러-452b
영어 명칭Kepler-452b
다른 이름KOI-7016.01
발견
발견자케플러 과학팀
발견 장소케플러
발견일2015년 7월 23일 (발표)
발견 방법트랜짓
궤도 특성
궤도 장반축1.046 ± 0.019/0.015 AU
공전 주기384.843 ± 0.007/0.012 일
궤도 경사89.806 ± 0.134/0.049 도
모항성케플러-452
물리적 특성
평균 반지름1.5 ± 0.32/0.22 R⊕
질량5 ± 2 M⊕
표면 중력1.9 ± 1.5/1.0 g (추정)
평형 온도265 ± 15/13 K (−8 ± 15/13 °C)
위치 정보
별자리백조자리
거리1800 ly (550 pc)
식별 정보
가이아 DR32079597124345617280

2. 물리적 특징

케플러-452b는 지구보다 크지만, 슈퍼지구로 분류될 수 있는 암석 행성으로 추정된다. b가 암석으로 이루어졌는지 작은 가스행성인지는 확실하지 않으나,[28] 반지름이 작음을 고려하면 암석행성으로 추측해도 큰 무리가 없을 것이다.[20]

b는 태양과 비슷한 G형 주계열성을 돌고 있으며 어머니 별은 질량과 표면온도가 태양과 거의 비슷하다.[24] 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.[22] 만약 b가 암석으로 이루어졌다면 온실효과가 일어나 지금의 금성과 같이 척박한 환경이 되었을 것이다.[29]

케플러 망원경이 찾아낸 외계 행성들 중 생물권 내를 돌고 있는 것들 (실제 크기의 25배로 표현)

2. 1. 크기, 질량 및 온도

케플러-452b의 반지름은 지구의 약 1.6배이다.[20] 질량은 지구의 5배 정도로 추정되며,[25] 표면 중력은 지구의 약 2배이다. 그러나 행성의 조성물을 정확히 모르기 때문에 이 값들은 추측치일 뿐이다.[25] 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.[27] 행성에 구름이 있다면 짙고 두꺼워서 우주에서 바라볼 때 그 표면 대부분을 가릴 것이다.[27]

평형 온도는 265K(-8°C)로[11] 지구보다 약간 더 따뜻하다. 대기를 고려한 표면 온도는 297K(20°C)로 추정된다.

케플러-452b와 지구 크기 비교. 왼쪽: 케플러-452b, 오른쪽: 지구

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.[13] 나이는 약 60억 년으로 추정되어 태양(약 46억 년)보다 약 15억 년 더 오래되었다.[14] 케플러-452b에서 바라본 케플러-452는 지구에서 바라본 태양과 매우 유사하게 보일 것이다.[15]

2. 3. 궤도

케플러-452b는 385일 주기로 어머니 별을 한 바퀴 돈다.[24] 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.[25][26] 이 행성은 지구보다 60% 더 크며, 385일 주기로 모항성을 공전한다.[24]

케플러-452b의 질량은 지구의 약 5배로 추정되며, 표면 중력은 지구의 두 배 정도일 것으로 예상된다.[25] 그러나 행성의 구성 성분이 정확히 알려지지 않아 이러한 수치는 추정치에 불과하다.[25] 만약 케플러-452b가 암석 행성이라면, 슈퍼지구로 분류될 가능성이 크며, 반지름이 작다는 점을 고려하면 암석 행성일 확률이 높다.[20]

b 표면에서 바라본 어머니 항성 케플러 452는 우리가 바라보는 태양과 매우 비슷하게 보일 것이다.[27]

케플러-452b와 지구를 포함한 관련 외계 행성 비교

3. 1. 온실 효과

케플러-452b는 현재 지구가 받는 에너지보다 10% 더 많은 에너지를 받고 있다.[22] 만약 케플러-452b가 암석으로 이루어졌다면 온실효과가 일어나 지금의 금성과 같이 척박한 환경이 되었을 것이다.[29]

그러나 케플러-452b는 지구보다 50% 더 크고, 질량은 약 5 ME로 추정된다. 따라서 바다가 존재할 경우, 케플러-452b는 향후 5억 년 동안 통제 불능 온실 효과를 겪지 않을 수도 있다.[16] 이는 케플러-452b의 화산 활동 증가로 인해 탄산염-규산염 순환이 "완충"되어 수명이 연장되기 때문이다.[17]

3. 2. 지질학적 활동

만약 케플러-452b가 암석 행성이라면 슈퍼지구일 것이며, 질량이 크고 밀도도 높기 때문에 표면은 화산 활동이 활발할 것이다.[27] 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.[16] 이는 케플러-452b의 화산 활동 증가로 인해 탄산염-규산염 순환이 "완충"되어 수명이 연장되기 때문이다.[17]

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.[8]

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.[18] 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.[18]

4. 2. 향후 연구

Kepler-452b영어는 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.[24][25][26] 질량은 대략 지구의 다섯 배 정도로 추정되며, 표면 중력은 지구의 두 배 정도이다. 그러나 행성의 조성물이 무엇인지 정확히 모르기 때문에 이러한 값들은 추측일 뿐이다.[25] 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.[27]

케플러-452b가 암석으로 이루어졌는지, 작은 가스 행성인지는 확실하지 않으나,[28] 반지름이 작음을 고려하면 암석 행성으로 추측해도 큰 무리가 없을 것이다.[20] 케플러-452b는 태양과 비슷한 G형 주계열성을 돌고 있으며, 어머니 별은 질량과 표면 온도가 태양과 거의 비슷하다.[24] 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.[22] 만약 케플러-452b가 암석으로 이루어졌다면 온실 효과가 일어나 지금의 금성과 같이 척박한 환경이 되었을 것이다.[29]

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.

다음은 케플러-452b와 지구와 유사하다고 여겨지는 외계 행성들의 비교표이다.

행성 이름항성행성 질량 (M⊕)행성 반지름 (R⊕)행성 공전 주기 (일)항성과의 거리 (AU)항성 유효 온도 (K)
지구태양1.001.00365.251.005778
케플러-452b케플러-452~51.63+0.23
케플러-438b케플러-438-1.12±0.1735.230.166±0.0733574+154
케플러-62e케플러-62-1.61±0.09122.3874±0.00080.427±0.0304925±70
케플러-62f케플러-62-1.41±0.07267.291±0.0050.718±0.0604925±70
케플러-186f케플러-186-1.17+0.15


6. 자료 사진



참조

[1] 웹사이트 NASA Exoplanet Archive – Confirmed Planet Overview – Kepler-452b http://exoplanetarch[...] 2008-07-23
[2] 웹사이트 NASA's Kepler Mission Discovers Bigger, Older Cousin to Earth https://web.archive.[...] 2016-06-10
[3] 뉴스 'Earth 2.0' found in Nasa Kepler telescope haul https://www.bbc.com/[...] BBC News 2015-07-24
[4] 웹사이트 Kepler-452b: How long would it take humans to reach 'Earth 2' and could we live there? http://www.express.c[...] 2016-01-09
[5] 간행물 Gaia DR3
[6] 웹사이트 The Habitable Exoplanets Catalog – Planetary Habitability Laboratory @ UPR Arecibo http://phl.upr.edu/p[...] 2015-07-23
[7] 간행물 NASA's Kepler Mission Discovers Bigger, Older Cousin to Earth http://www.nasa.gov/[...] 2015-07-23
[8] 논문 Discovery and Validation of Kepler-452b: A 1.6 R🜨 Super Earth Exoplanet in the Habitable Zone of a G2 Star http://www.nasa.gov/[...] 2015-07-24
[9] 웹사이트 NASA telescope discovers Earth-like planet in star's 'habitable zone https://web.archive.[...] 2015-07-23
[10] 뉴스 Kepler Data Reveals What Might Be Best 'Goldilocks' Planet Yet https://www.nytimes.[...] 2015-07-24
[11] 뉴스 Scientists discover 12 new potential Earth-like planets https://www.washingt[...] 2015-07-23
[12] 뉴스 NASA spies Earth-sized exoplanet orbiting Sun-like star http://www.nature.co[...] 2015-07-23
[13] 웹사이트 Temperature of the Sun http://www.universet[...] Universe Today 2011-02-19
[14] 서적 Big History https://www.worldcat[...] DK 2023-03-18
[15] 문서 NASA Kepler press conference 2015-07-23
[16] 뉴스 Kepler-452b details unveiled http://www.i4u.com/2[...] 2015-07-23
[17] 웹사이트 Is Earth's Closest Cousin A Dying Planet? https://gizmodo.com/[...] 2016-05-24
[18] 웹사이트 SETI Targets Kepler-452b, Earth's 'Cousin,' in Search for Alien Life http://www.space.com[...] 2016-01-09
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[20] 논문 Discovery and Validation of Kepler-452b: A 1.6 R⨁ Super Earth Exoplanet in the Habitable Zone of a G2 Star http://iopscience.io[...] 2015-07-24
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[22] 간행물 NASA’s Kepler Mission Discovers Bigger, Older Cousin to Earth http://www.nasa.gov/[...] 2015-07-23
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[25] 뉴스 Scientists discover 12 new potential Earth-like planets http://www.washingto[...] 2015-07-23
[26] 뉴스 NASA spies Earth-sized exoplanet orbiting Sun-like star http://www.nature.co[...] 2015-07-23
[27] 문서 NASA Kepler press conference 2015-07-23
[28] 뉴스 'Earth 2.0' found in Nasa Kepler telescope haul http://www.bbc.com/n[...] BBC News 2015-07-24
[29] 뉴스 Kepler-452b details unveiled http://www.i4u.com/2[...] 2015-07-23



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