미국 위성 케플러

미국의 위성 케플러는 태양계의 외계 행성을 발견했습니다. 별의 해비터블 구역 또는 그 근처에 있는 행성의 비율, 즉 액체의 물, 즉 생명이 존재할 수 있는 별과의 거리는 임무의 중요한 목표 중 하나입니다. 

 

어려운 태양계 외부 행성 관찰

태양계 외부 행성의 교통을 관찰하는 것은 매우 어렵습니다. 예를 들어 지구의 지름은 태양 지름의 1/109이기 때문에 지구가 태양계를 통과하더라도 태양의 빛 생성은 0.008%만 감소합니다. 행성이 항성 앞을 통과하기 위해서는 그 궤도면도 일치해야 합니다. 이 임무는 공기의 왜곡이나 주야간 사이클 없이 지속적인 모니터링을 필요로 하는데, 이것은 지구에서 실현할 수 없습니다. 케플러는 372.5일의 주기로 태양 중심 궤도에 토입되어 점차 지구를 추종하여 자기권으로부터의 잠재적인 간섭을 회피했습니다. 

 

케플러 운행의 시작

2009년 3월 6일 케플러 출시 후 약 1개월 후 운영이 시작되었습니다. 2012년 우주선의 4개의 반응 휠 중 하나가 고장났지만, 다른 3개는 케플러의 시야를 계속 추적하는데 성공했습니다. 2013년 5월에 다른 바퀴가 고장나면서 데이터 수집이 중지되었습니다. 케플러를 83일 동안 연속적으로 하늘의 동일한 영역으로 향하게 하기 위해 천문학자는 우주선의 나머지 2개의 반응 휠과 태양 전지 패널의 태양 복사 압력을 결합한 새로운 관측 기술을 발견했습니다. 햇빛이 망원경을 통과하는 83일 후, 위성은 하늘의 다른 영역으로 향하게 하였습니다. 이 접근법은 2014년 5월부터 2018년 10월까지 진행된 K2 임무에 사용되었습니다. 

 

<케플러 탐사선의 상상도 출처: NASA>

 

케플러의 임무

우주선에 장착된 단일 95cm(37인치) 망원경은 동일한 빈 영역(105평방도)을 관찰했습니다. 선택된 첫 번째 영역은 소행성의 반사와 행성 사이의 먼지에 의해 산란된 빛에 의해 빛이 차단되는 것을 방지하기 위해 태양계의 평면 밖에 있는 시그너스 별자리였습니다. 이미 저 역할을 하는 대신, 전하 결합 소자(CCD)는 여행 도중 광 센서로 작동하여 별의 밝기의 약간의 변화를 기록했습니다. 별의 초점이 어긋나지 않으면 CCD의 픽셀이 포화되고, 이미지의 초점이 맞지 않기 때문에 관측의 정밀도가 저하되어, 각 별이 다수의 픽셀을 채워 버립니다. 광학 등급 14보다 어두운 별은 거부되었음에도 불구하고 100,000개가 넘는 별이 여전히 시야에 보였습니다. 케플러가 지구 크기의 행성이 별을 먹는 것을 목격 할 가능성은 천문학자에 의해 계산되었으며 지구와 같은 행성을 가진 별에서는 0.47 %였습니다. 

케플러가 임무를 완료하기 전에 당시 알려진 모든 행성의 거의 2/3인 2,662개의 태양계 행성이 발견되었습니다. 그 중 하나인 케플러 22b는 태양과 같은 항성의 해비터블 존에서 발견된 최초의 행성이며 반경은 지구의 2.4배입니다. 지구 크기의 행성이 처음 발견된 것은 케플러 20e와 케플러 20f였습니다 (반경은 각각 지구의 반경의 0.87배와 1.03배입니다). 같은 항성을 통과하는 처음 두 행성은 케플러9b와 케플러9c였습니다. 항성의 해비터블 존에서 발견된 지구 크기의 행성은 케플러 186f였습니다. 케플러는 항성의 해비터블 존에 지구와 거의 같은 크기의 행성을 2~12개 발견했습니다.