| TRAPPIST-1 | |
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케플러 우주 망원경이 찍은 TRAPPIST-1의 사진, 광도가 너무 낮아 우주망원경을 동원해도 이러한 픽셀 덩어리 밖에 못 잡는다. |
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| 구분 | 항성 |
| 분광형 | M8V |
| 크기(태양 기준) | 0.121 |
| 밝기(태양 기준) | 0.000522 |
| 질량(태양 기준) | 0.089 |
| 거리 | 39.6 광년 |
| 표면 온도 | 2511 K |
| 항성계 나이 | 약 76억년 (54~98억년) |
| 보유 행성 수 | 7개 |
| 겉보기 등급 | 18.80 |
| 절대 등급 | 18.4 |
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| 물병자리 내 TRAPPIST-1의 위치 |
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| NASA에서 공개한 TRAPPIST-1의 상상도[1] |
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| 태양과 TRAPPIST-1의 크기를 비교한 모습 |
1. 개요
TRAPPIST-1(트라피스트-1)은 태양에서 약 40광년 떨어져 있는 등급 M8V의 초저온 적색왜성이다.물병자리에 위치해 있으며, M8V면 M9V와 함께 등급 분류의 마지막을 장식하기에 우주 전체에서 가장 작은 항성 중 하나이다. 헌데 이 정도로 작은 항성 치고는 보기 드물게 행성이 공전하고 있다. 태양계를 제외하면 가장 많은 축에 속하는, 무려 일곱 개나.[2]
2. 발견
1999년 당시 2MASS 프로젝트 도중 처음으로 발견되어, 일련번호 2MASS J23062928-0502285[3]를 지정받았다. 그 후 리에주 시립대학교에서 운영하는 천체망원경 TRAPPIST 중 남쪽에 위치한 TRAPPIST-South가 망원경 설치 이후 첫 번째로 행성계를 발견하게 된다.이를 기념하기 위해 TRAPPIST-1이라는 또 다른 일련번호를 지정받게 된 후, 현재는 그냥 기억하기 쉬운 이 이름으로만 불리는 추세이다. 처음에는 어린 갈색왜성으로 알려졌었으나, 리튬이 존재하지 않는 것이 확인된 후에 적색왜성으로 확정되었다.[4][5]
3. 특성
태양과 비교해봤을 때 밝기는 0.05%, 질량은 8.9%, 그리고 반지름은 11%이다. 목성보다 조금 더 크지만, 질량은 그 84배 정도이다. 이 정도로 작은 항성은 적색왜성 중에서도 보기 힘들다. 조금만 더 가벼웠으면 적색왜성이 아니라 갈색왜성이 되었을 것이다. 이보다 작은 별은 2MASS J0523-1403 등 얼마 없을 정도. 약 76억 년이라는 상당히 긴 세월을 살아왔고, 적색왜성 사이에서도 꼬꼬마인 초저온 적색왜성 특유의 낮은 광도를 봤을 때 약 12조년은 더 살아서 빛을 낼 것으로 추정하고 있다.겉보기 등급이 18.80이라, 육안으로는 물론 가정용 망원경으로도 절대 관측이 불가능하다. 40광년밖에 안 떨어져있음에도 불구하고, 우주 망원경들조차 겨우 보는 수준. 반대로 이 별에서 태양을 본다면 우주망원경 없이 육안으로도 볼 수 있다.[6]
4. 외계 행성
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| TRAPPIST-1 행성 라인업 상상도 |
행성들 공전주기가 1.5일에서 18.7일까지 상당히 짧다. 특기할 만한 점으로는 일곱 행성이 각각 24:15:9:6:4:3:2의 정수비로 궤도 공명을 한다는 점이 있다. 이 때문에 태양계보다 목성과 그 위성 간의 시스템과 좀 더 유사한 면을 보인다. 어떻게 보면 목성의 위성들보다 더 조밀하다고 볼 수 있는데, 목성의 대형 위성 중 상대적으로 먼 칼리스토는 다른 세 위성과 궤도 공명 비율에서 벗어나 있기 때문이다.
모항성과 거리가 너무 가까워서 일곱 행성 모두 조석 고정되어 있다. 거리에 비해 행성 크기가 상대적으로 큰 탓에 한 행성에서 다른 행성을 육안으로 관찰할 수 있다. 이 유튜브 360도 영상에서 다른 행성들이 얼마나 잘 보이는지 확인할 수 있다. 이 정도로 가까운 거리 때문에, 전술했던 정밀한 궤도 공명이 아니면 행성계 유지 자체가 불가능하다고 한다.
이 외에 어느 정도 확정된 점으로는,
- b부터 f까지의 행성의 대기는 수소로 이루어져있지 않다. # #
- 모든 행성은 지구형 행성으로, 목성형 행성은 없다, 고래자리 타우와 비슷한 케이스. #[7] 또한 제임스 웹 우주 망원경의 조사 결과 모든 행성에서 상층부 대기가 검출되지 않았는데, 목성형 행성처럼 두꺼운 대기를 가지는 행성은 없음이 다시 한 번 확인된 것이다.
그 외 자세한 정보는 여기를 참고.
2018년 NASA에서는 TRAPPIST-1이 태양계 이외의 행성계 중에서는 가장 자료가 잘 알려진 행성계라고 말할 정도로 연구가 진척되었다. #
7개의 모든 행성들은 태양과 수성 사이의 거리보다 가깝게 모항성을 공전하고 있으나, 먼 미래에 TRAPPIST-1이 주계열을 벗어나도 모항성에 삼켜지는 일은 없을 것이다. 청색왜성이 되기 때문이다.
4.1. TRAPPIST-1b
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| 공전 거리 | 0.0115 AU |
| 공전 주기 | 1.51일 |
| 이심률 | 0.00622 |
| 궤도 경사 | 89.56° |
| 질량 | 1.017 지구 질량 |
| 반지름 | 1.121 지구 반지름 |
| 밀도 | 0.73 지구 밀도 |
| 표면 중력 | 0.812 지구 중력 |
| 복사속 | 3.88 지구 복사속 |
분광 분석 결과 b의 대기 구성은 두 가지 가능성이 있다고 한다. 첫 번째 가능성은 이산화탄소 대기이며, 지구의 다섯 배나 되는 약 52km 정도 높이를 가지고, 평균 표면 온도는 1400K를 넘어갈 것이라 한다. 두 번째 가능성은 수증기 대기이며, 지구의 10배 이상인 100km 이상의 높이와 함께 평균 표면 온도는 1800K를 넘어설 것이라 한다. 어느 쪽이든 지구형 생물체가 살만한 곳은 절대 아니다.
최근 연구결과에 따르면 행성이 너무 뜨거워서 금성에도 있는 황산 구름조차 형성이 불가능하다고 한다.
제임스 웹 우주 망원경의 1차 상층부 관측 결과 대기권 검출이 없어 이 행성은 대기가 없을 가능성도 있다.
제임스 웹 우주 망원경의 2차 관측 결과 대기권 검출이 없고, 대기권이 없을 때의 온도 예측 결과치와 실제 관측 온도와 유사한 것으로 보아, 대기가 없을 가능성이 매우 높다.
4.2. TRAPPIST-1c
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| 공전 거리 | 0.0158AU |
| 공전 주기 | 2.42일 |
| 이심률 | 0.00654 |
| 궤도 경사 | 89.70° |
| 질량 | 1.156 지구 질량 |
| 반지름 | 1.095 지구 반지름 |
| 밀도 | 0.88 지구 밀도 |
| 표면 중력 | 0.966 지구 중력 |
| 복사속 | 2.07 지구 복사속 |
c는 b와 비슷하게 수증기 대기를 가지고 있는 것으로 추정된다. b보다는 덜하지만, c도 무시 못할 두꺼운 대기를 가지고 있는 듯하다.
제임스 웹 우주 망원경이 TRAPPIST-1c의 2차 일식을 관측한 결과 이 행성에서 측정된 표면 온도가 대기권이 없었을 때의 표면 온도와 비슷한 것으로 나타나 c 역시 b와 마찬가지로 대기가 없거나 매우 얇은 대기를 가지고 있었을 것으로 밝혀졌다.
4.3. TRAPPIST-1d
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| 공전 거리 | 0.0223AU |
| 공전 주기 | 4.05일 |
| 이심률 | 0.00837 |
| 궤도 경사 | 89.89° |
| 질량 | 0.297 지구 질량 |
| 반지름 | 0.784 지구 반지름 |
| 밀도 | 0.62 지구 밀도 |
| 표면 중력 | 0.483 지구 중력 |
| 복사속 | 1.043 지구 복사속 |
다만 모항성의 플레어 때문에 생명체가 살기 어려울 것이라는 연구 결과도 있기에 생명체가 살기 부적합한 행성으로 추정하기도 한다.
4.4. TRAPPIST-1e
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| 공전 거리 | 0.0293AU |
| 공전 주기 | 6.10일 |
| 이심률 | 0.00510 |
| 궤도 경사 | 89.74° |
| 질량 | 0.772 지구 질량 |
| 반지름 | 0.910 지구 반지름 |
| 밀도 | 1.02 지구 밀도 |
| 표면 중력 | 0.930 지구 중력 |
| 복사속 | 0.604 지구 복사속 |
대부분의 학자들이 TRAPPIST-1 행성계에서 가장 지구와 비슷할만한 행성으로 간주하고 있다. 우선 질량, 밀도, 중력, 반지름 등이 지구와 비슷한 편에 속하여 행성 초기 생성 시 물의 양 등 조건이 적당하였다면, 적절한 대기와 기온, 무엇보다 액체 상태의 물이 있는, 상당히 살 만한 행성일 것이라 기대하고 있다. 이 때문인지, 제임스 웹 우주 망원경의 최우선 관측 목표 중 하나이기도 하다.
4.5. TRAPPIST-1f
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| 공전 거리 | 0.0385AU |
| 공전 주기 | 9.21일 |
| 이심률 | 0.01007 |
| 궤도 경사 | 89.72° |
| 질량 | 0.934 지구 질량 |
| 반지름 | 1.046 지구 반지름 |
| 밀도 | 0.82 지구 밀도 |
| 표면 중력 | 0.853 지구 중력 |
| 복사속 | 0.349 지구 복사속 |
4.6. TRAPPIST-1g
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| 공전 거리 | 0.0469AU |
| 공전 주기 | 12.35일 |
| 이심률 | 0.00208 |
| 궤도 경사 | 89.72° |
| 질량 | 1.148 지구 질량 |
| 반지름 | 1.148 지구 반지름 |
| 밀도 | 0.76 지구 밀도 |
| 표면 중력 | 0.871 지구 중력 |
| 복사속 | 0.236 지구 복사속 |
상술한 허블 우주 망원경을 통한 대기 구성 관측에서 결과가 불확실하게 나왔다. 대기의 구성이 알려지지 않은 상황. 크기와 위치에 비해서 복사속이 현저하게 낮은데, 이 때문에 행성 표면을 덮는 바다 또는 얼음이 있거나, 두꺼운 대기가 있을 거라는 추측이 있다.
제임스 웹 우주 망원경의 1차 관측 결과 상층 대기권 검출이 없어 이 행성은 h와 마찬가지로 가스형 행성은 아닌 것으로 추정된다.
4.7. TRAPPIST-1h
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| 공전 거리 | 0.0619AU |
| 공전 주기 | 18.77일 |
| 이심률 | 0.00567 |
| 궤도 경사 | 89.796° |
| 질량 | 0.331 지구 질량 |
| 반지름 | 0.773 지구 반지름 |
| 밀도 | 0.72 지구 밀도 |
| 표면 중력 | 0.555 지구 중력 |
| 복사속 | 0.135 지구 복사속 |
제임스 웹 우주 망원경의 1차 관측 결과 상층 대기권 검출이 없어 이 행성은 g와 마찬가지로 가스형 행성은 아닌 것으로 추정된다
5. 생명체 존재 가능성
결론부터 말하자면, 글리제 581처럼 아직 자료가 부족하여 있다, 없다를 단언할 수 없다.일단 모항성이 적색왜성이라는 점 하나만으로 생명체의 가능성이 큰 폭으로 감소한다. 적색왜성을 공전하는 행성은 공전 거리 때문에 직접적으로 받는 복사선의 양이 지구보다 훨씬 많다. 특히 지금까지 발생한 플레어 중 가장 강력했던 플레어는 1859년 발생했던 캐링턴 사건급으로, TRAPPIST-1의 행성들은 지구보다 모항성에 더 가깝기에 이러한 위력의 플레어가 터질 경우 0.011~0.063 AU 사이에 있는 천체들은 지구가 받는 영향의 최소 100배, 최대 10000배에 달하는 영향을 받을 수 있다. 이러한 적색왜성들의 플레어를 방어하기 위해서는 최소 10가우스 이상의 자기장이 필요한데 이는 지구자기장의 약 20배 가량이다.[8] 당연히 극자외선의 복사량도 기존의 예측을 넘어 매우 높다고 한다. 즉, 오존층과 지구보다 강력한 자기장 등이 없으면 생명체나 대기권 유지에 치명적이다.
게다가 모항성과의 거리가 가까워 모든 행성이 조석 고정된 상태이므로, 이 또한 바다나 대기를 통한 열의 순환이 적다면 태양을 바라보는 쪽은 끓어오르고 반대쪽은 얼어붙는 환경이 조성될 것이다. 설령 에너지 순환이 된다 하더라도, 에너지 순환이 기온을 평균적으로 유지시킬 정도로 강력하지 않은 이상 온도가 적당할 행성의 '석양 지대'에서만 생명체가 존재할 수 있을 것이다.
그나마 다행인 점은, TRAPPIST-1은 유사한 분광형의 활동적인 적색왜성보다 플레어 발생 빈도가 30분의 1밖에 안 되는 적은 활동을 보인다는 점이다. 행성 자기장이 매우 강력할 경우 생명체의 존재를 기대해볼 수 있다.
상술하였듯이, 일곱 행성 중 d, e, f, g 행성은 골디락스 존에 존재하며, 물이 있을 경우 액체 상태로 존재할 것이고 대기권도 존재할 것으로 추정되고 있다. 물론 아무리 지구와 유사하다고 추정된다고 해도 적외선의 양과 조석 고정 때문에 이것을 100% 상쇄하지 못하는 이상 지구 생명체와 유사하리라고는 섣불리 단정하긴 어렵다.
h 행성도 무시할 수는 없는데, 유로파와 비슷한 환경을 가진 얼음 행성으로 추정하기에 얼음으로 이루어진 표면 아래에 바다가 있다면 생명체 존재 가능성을 배제할 수 없다.
2016년 SETI 연구소에서 민간 천문 관측소인 앨런 망원경 집합체로 TRAPPIST-1 근처에서 나오는 라디오 채널 100억개를 샅샅이 뒤져봤지만, 특기할만한 신호는 잡히지 않았다고 발표하였다. 2017년에는 더욱 정밀한 그린 뱅크 망원경으로도 비슷한 작업을 진행하였으나, 역시 신호는 잡히지 않았다. 일단 고등 지적 생명체는 없거나, 있다 하더라도 기술 수준이 인류 문명과는 다른 듯 하다.
여담으로, TRAPPIST-1은 지구에서 볼 때 거의 황도 근처에 있으며 고유 운동에 의해 점차 황도 쪽으로 접근하고 있기 때문에, 서기 3663년부터 6034년 사이에 한 행성에 사는 외계인 천문학자가 태양을 관측한다면 식 현상을 이용해 지구를 찾아낼 수 있을 것이다.
d, e, f, g 행성의 지구 유사 지수는 각각 0.91, 0.95, 0.70, 0.59이다.
6. 각종 미디어에서의 모습
- 스텔라리스에서 코드로 직접 짜여있는 특별한 성계로 나온다. 개척 가능한 행성만 세 개인 혜자 성계. 현실의 e, f, g 행성이 각각 14 크기 사막형, 16 크기 대륙형, 18 크기 동토형 행성으로 구현되었다. 3개 대분류별로 하나씩 나오기에 극초반에 발견해도 바로 써먹을 수 있다는 것도 장점.
- 엘리트: 데인저러스에 쓰인 알고리즘 중에 '스텔라 포지'가 있는데, 우주 공간에 무작위로 항성과 행성계를 뿌리는 알고리즘이다. 이 알고리즘이 태양계에서 39광년 떨어진 아주 비슷한 위치에, 행성 일곱 개를 보유하고 있는 갈색왜성 행성계를 이미 생성했었다.[9] 갈색왜성과 초저온 적색왜성은 종이 한 장 차이로 운명이 갈린 별[10]이기에, 사실상 알고리즘이 예언을 한 수준. 개발진은 TRAPPIST-1 일곱 행성 전부의 발견 후 해당 갈색왜성계를 적색왜성계로 바꾸고, 행성들도 약간 수정하여 결국 TRAPPIST-1이라는 이름을 붙였다. # 또한 엘리트: 데인저러스의 TRAPPIST-1 행성 일부는 외계 위성을 가지고 있도록 설정되었다.
- TerraGenesis에서 유료 DLC의 느낌으로 출현한다. 일곱 행성 모두 등장하며, 특정 행성부터 순서대로 테라포밍할 수 있다.
7. 관련 문서
[1]
행성들간의 거리가 너무 가까워 실제로 서로 이런 식으로 보인다.
[2]
태양계와 같은 8개의 행성을 보유한 항성
케플러 90이 있기 때문에 태양계를 제외하더라도 최대는 아니다.
[3]
J는 율리우스 역기점, 앞 숫자는 적위, 뒷 숫자는 적경을 의미한다.
[4]
목성 질량의 65배 이상을 가지는 갈색왜성은 리튬 핵융합을 진행하기 때문에, 리튬이 존재하지 않을 수 없다. 갈색왜성 핵융합의 마지노선인 리튬도 다 태워버리면 그대로 식어야 한다.
[5]
경수소를 태우는 모든 별은 주계열성이다. 질량이 작으면 애매한 경우가 많기 때문에, 추가 증거들을 수집하고 증명하게 된다. 갈색왜성은 주계열성이 아니다. 또한 항성 질량의 하한선은 중원소에 따라 태양 질량의 7~8% 사이로 변동 가능하므로 갈색/적색왜성 사이에는 명확한 경계가 없다.
[6]
TRAPPIST-1 항성계에서 태양을 본다면 5.31등급의 별로 보인다.
[7]
목성형 행성이 없으면 항성계 바깥에서 날아오는 소행성 등이 자주 충돌할 가능성이 높다.
[8]
출처: Vida, Krisztián; Kővári, Zsolt; Pál, András; et al. (June 2017). "Frequent Flaring in the TRAPPIST-1 System—Unsuited for Life?". The Astrophysical Journal. 841 (2). 124.
arXiv:
1703.10130. Bibcode:
2017ApJ...841..124V. doi:
10.3847/1538-4357/aa6f05.
[9]
엘리트: 데인저러스의 출시가 2014년이고, TRAPPIST-1을 공전하는 행성이 있다는 사실은 2015년에 발견되었다. 이마저도 2017년 4개가 추가로 발견되기 전까진 3개밖에 발견하지 못했다.
[10]
실제로도 TRAPPIST-1을 처음 발견할 당시에는 갈색왜성으로 추측했다.