멀리 떨어져있는 다른 은하의 행성의 물이 존재하는지 어떻게 관측하는건가요?

Question

과학관련 칼럼이나 영상을 보게 되면 지구에서 아주 멀리 떨어진 행성에서 물이 있을 확률이 높거나 관측됬다는 뉴스가 나옵니다.

아주 먼 거리에 있는 곳을 우주 망원경으로 본다고해도 직접적으로 물이 보이지 않을텐데 어떻게 물이 있다는것을 알 수 있는것인지 과학적인 방법이 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

멀리 떨어진 다른 은하의 행성의 물의 존재 여부를 관측하는 것은 현재로서는 매우 어려운 과제입니다. 이는 다른 은하까지의 거리가 매우 멀고, 행성의 물을 직접적으로 감지하기가 어렵기 때문입니다.

현재로서는 외계 행성의 대기 구성물을 분석하거나, 행성 주위에서 발생하는 특정 신호나 현상을 관측하여 물의 존재 여부를 추론하려고 노력하고 있습니다. 예를 들어, 행성의 대기 중에 수증기, 산소, 이산화탄소와 같은 특정 기체를 감지하거나, 행성 주위에서 발생하는 빛의 특성을 분석하여 물의 흔적을 찾는 등의 방법을 사용합니다.

그러나 이러한 관측은 매우 복잡하고 정교한 장비와 기술을 요구하며, 현재로서는 아직까지는 제한적인 정보만을 얻을 수 있습니다. 미래에 더 발전된 기술과 관측 방법이 개발되면, 멀리 떨어진 다른 은하의 행성의 물에 대한 관측이 더욱 가능해질 수 있을 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

간접적 방법을 통해 추정하는 것입니다.

제임스 웹 우주망원경의 경우 첨단 성능을 가진 분광 장비의 분석으로 해당 행성 대기에 물 성분이 있는 것을 확인하고, 연무와 구름이 존재한다는 것을 분석하여 물이 존재할 수 있음을 추정할 수 있습니다.

이런 분석은 행성이 별 지날 때 행성의 대기를 통과한 빛과 통과하지 않은 빛을 비교하는 방식으로 분광 분석하는 것이죠.

즉, 이 둘의 원자나 분자는 특정 빛 파장을 흡수하는 패턴이 각각 다른데 이를 분석하면 구성 성분을 파악하는 것입니다.

Answer 3

멀리 떨어진 다른 은하의 행성에서 물이 존재하는지를 관측하기 위해서는 간접적인 방법과 천문학적 수치 모델링을 사용합니다. 아래는 그런 방법 중 일부입니다:

1. 분광학 (Spectroscopy): 천체의 빛을 분석하여 그 빛이 어떤 원소 또는 분자에 의해 흡수되거나 방출되는지를 조사합니다. 특정 원소나 분자는 특정 파장에서 빛을 흡수 또는 방출하므로, 이를 통해 그 천체의 대기나 표면에 어떤 화학물질이 존재하는지를 알 수 있습니다. 물 분자는 특정 파장에서 빛을 흡수하고 방출하므로, 이를 통해 물이 있는 행성을 감지할 수 있습니다.

2. 적외선 관측 (Infrared Observation): 물은 적외선 스펙트럼에서 특징적인 흡수 밴드를 갖기 때문에 적외선 관측을 통해 물이 있는 행성을 탐지할 수 있습니다. 적외선 망원경은 천체의 열 방출을 감지하고 물과 같은 화학물질의 흔적을 찾는 데 사용됩니다.

3. 전파 관측 (Radio Observation): 행성 주변에 있는 물 분자는 전파 레벨에서 방출할 수 있습니다. 무선 전파 망원경은 전파 스펙트럼에서 특정 라인을 감지하여 물이 있는 곳을 확인하는 데 사용됩니다.

4. 행성의 특성 모델링: 천체의 크기, 온도, 질량 및 환경 조건을 고려하여 컴퓨터 모델링을 통해 행성의 대기 구성을 예측할 수 있습니다. 이 모델링을 통해 물의 존재 여부와 양을 추정할 수 있습니다.

5. 타 행성에서의 관측 결과 활용: 타 행성, 예를 들어 태양계 내의 행성들의 대기 조사 결과를 활용하여 행성의 대기 구성과 화학 물질의 존재를 이해하고, 이를 응용하여 다른 은하의 행성에 대한 추측을 할 수 있습니다.

이러한 방법을 조합하여 멀리 떨어진 다른 은하의 행성에서 물이 존재하는지를 예측하고 감지하는 데 사용합니다. 이것은 천문학자들이 우주에서 더 많은 행성과 은하를 연구하고 이해하는 데 도움이 됩니다.