달 착륙과 외계행성의 발견

달 위를 걷다

1969년 7월 21일 아폴로 11호 달착륙선은 용암 평원 근처에 착륙한다. 이 우주선에 타고 있던 미국의 우주비행사 닐 암스트롱은 최초로 달 위를 걸은 인류다.

“한 인간에게는 작은 한 걸음이지만 인류에게는 거대한 도약이다.” 이 말을 한 후 닐 암스트로(Nel Armstong)은 달 착륙선 이글호의 랜딩기어를 내리며 아래쪽을 향해 미끄러져 내려갔다. 그는 달을 밟은 후 신발 자국이 땅에 찍힌 것을 확인했다. 그럼으로써 그는 소비에트 연방의 러시아 우주비행사 유리 가가린의 첫 번째 궤도 비행 직후 미국 대통령 존 케네디가 정한 목표를 성취했다.

 

1961년 5월 25일 케네디 대통령은 1960년대가 끝나기 전 미국인이 달에 발을 디딜 것이라는 의지를 의회 앞에 천명한다. 그는 1962년 9월 텍사스주 휴스턴에 있는 라이스(Rice)대학에서 한 유명한 강의에서 이 의지를 재천명했다.

암스트롱과 함께 달착륙선을 조종한 우주비행사 에드윈 알드린은 달 위에서 하루가 조금 못 되는 시간 동안 머무는데 2시간 반 동안의 짧은 외출 시간에 이들은 암석 20여 kg을 채집했다.

 

세계 인구의 5분의 1이 생방송으로 시청한 달에 찍힌 인류의 최초 발자국은 소련과의 우주 경쟁에서 미국의 승리를 확실히 못 박았다. 이 놀라운 위업은 외계 정책의 초기 목표에 기대치 이상으로 부응했으나 또한 우주에 대한 미국의 열광이 쇠퇴하고 있음을 알리는 것이다.

 

1970년부터 NASA의 예산은 심각한 수준으로 삭감되었다.

1972년 12월 14일 아폴로 17호 임무의 달 착륙선 챌린저를 실은 상승단이 발사를 위한 플랫폼 역할을 위해 달에 남겨놓은 하강단에서 분리되었다. 우주비행사 유진 서넌과 해리슨슈미트를 태운 우주캡슐은 달 주위 궤도를 돌던 사령선 아메리카(America)호 그리고 사령선의 조종사인 로널드 에반스와 만난다. 서넌과 슈미트는 학자로서는 최초의 우주비행사로 달의 타우 루스-리트로우계곡에서 3일을 보내며 월면차를 타고 100kg이 넘는 암석을 채집했다.

 

아폴로 17호 임무의 세 우주비행사는 지구에서 그토록 멀리 모험을 떠난 마지막 인류라고 한다. NASA는 1960년대 말에 세운 미래 계획을 포기하는데 당시의 영화 <2001 스페이스 오디세이>는 경계 없는 우주의 미래가 코앞에 있다는 생각을 퍼뜨렸다. 이것으로 핵 추진 로켓을 이용해 화성으로 가는 우주 계획은 끝이 났다.

 

외계행성의 발견

1995년 미셀 마요르와 디디에 켈로즈는 페가수스자리 51 주위에서 목성의 질량과 비슷한 질량을 가진 동반성을 발견했다.

 

 

과학 학술지 「네이처」에 미셀 마요르(Michel Mayor)와 디디에 켈로즈(Didier Queloz)의 논문이 실렸다. 이들은 논문에서 1995년 11월 목성의 질량과 유사한 질량을 가진 천체가 태양과 아주 가까운 형태를 가진 항성인 페가수스자리 51에서 8백만 km 떨어진 곳에 있다는 사실을 발표했다. 이것은 이 2명의 스위스 천체물리학자가 시선속도법을 사용해 외계행성(태양이 아닌 다른 항성 주변을 도는 행성)을 체계적으로 탐색해 얻은 최초의 성공 사례라고 한다.

추골이 회전하며 운동선수의 몸이 흔들리는 것처럼 자신의 중력장에 행성을 가지고 있는 별은 이 행성의 궤도 주기에 따라 흔들렸다.

 

별의 흔들림은 이 별의 시선속도(조준선을 따라가는 이 별의 속도 성분)의 주 기적 변화로 해석된다고 한다. 관찰자 입장에서 어떤 별의 시선속도가 주기적으로 변하면 이 별의 스펙트럼에서 확인할 수 있는 분광선의 위치도 주기적으로 변하게 된다고 한다. 별의 무게와 궤도 반지름을 계산하면 외계행성의 존재를 증명할 수 있다. 하지만 시선속도법을 이용하면 항성에 가까우며 무거운 외계행성 예를 들면 목성 같은 가스형 거대행성 타입의 외계행성들을 쉽게 발견할 수 있다고 한다.

 

이렇게 우회적인 발견법을 탈피하고자 연구자들은 횡단법을 이용하는 것을 선호했다. 횡단법은 외계행성이 별 앞을 우연히 지날 때 찾아내는 법으로 이렇게 하면 매우 다양한 후보군을 찾아낼 수 있다고 한다. 이 방법을 이용하려면 아주 긴 시간 동안 중단 없이 많은 별을 관측해야 하는데 여기에는 통상 광대역 우주망원경이 이용된다고 한다. 2006년 말 발사된 프랑스의 미니 위성 코로(CoRoT)는 횡단법을 이용하는 최초의 사례라고 한다. 그런데 반사경의 지름이 27 cm인 망원경을 탑재한 코로를 통해 발견된 외계행성은 30여 개 정도에 그쳤다.

 

2009년 말 발사된 미국 위성 케플러(Kepler)는 지름이 95 cm인 반사 경을 갖춘 망원경을 싣고 있었다. 임무가 완수되는 2018년 10월까지 케플러는 2,500개가 넘는 외계행성을 발견하는데 그중 95 %는 지름이 해왕성의 지름보다 작다고 한다. 2014년 케플러 위성 연구팀은 Kepler 186를 발견했다고 발표했다. 이 외계행성은 지구 크기와 비슷하고 자기 항성의 생명체 서식 가능 영역(habitable zone) 내에 존재한다고 한다.