우리 은하에는 행성이 몇 개나 있을까?

밤하늘의 별들에게도 저마다 가족이 있을까?

맑은 밤하늘을 올려다보면 수없이 많은 별이 반짝입니다. 저 별들은 모두 우리 태양처럼 스스로 빛을 내는 거대한 불덩어리예요. 태양 주변을 수성, 금성, 지구 같은 8개의 행성이 빙글빙글 돌고 있듯, 밤하늘의 저 별들도 저마다 행성 가족을 거느리고 있을까요? 불과 30여 년 전만 해도 인류는 이 질문에 답을 하지 못했어요. 태양계 밖의 행성, 즉 '외계행성'을 단 한 개도 찾지 못했기 때문이죠.

행성은 스스로 빛을 내지 못하고 중심별의 빛을 반사할 뿐입니다. 엄청나게 밝은 별 옆에 붙어 있는 작고 어두운 행성을 지구에서 직접 보는 건, 수천 킬로미터 떨어진 등대 불빛 바로 옆에서 날아다니는 반딧불이 한 마리를 찾는 것만큼이나 어려운 일이었어요.

보이지 않는 행성을 찾아낸 기발한 아이디어

직접 볼 수 없다면 어떻게 찾아야 할까요? 과학자들은 행성 대신 '별'을 관찰하는 기발한 방법을 떠올렸습니다. 행성이 별 앞을 지나갈 때 별빛이 아주 살짝 어두워지는 현상(횡단법)과, 행성의 중력 때문에 별이 미세하게 흔들리는 현상(시선속도법)을 포착한 거예요.

1995년, 스위스의 천문학자 미셸 마요르와 디디에 켈로는 페가수스자리 51번 별이 미세하게 흔들리는 것을 관측해 역사상 최초로 태양을 닮은 별 주위를 도는 외계행성 '페가수스자리 51 b'를 찾아냈습니다. 이 발견으로 두 과학자는 노벨 물리학상을 받았어요. 이후 2009년, 미국항공우주국(NASA)이 외계행성 사냥꾼이라 불리는 케플러 우주망원경을 쏘아 올리면서 수천 개의 외계행성이 쏟아져 나오기 시작했습니다.

별 하나에 행성 하나 이상!

케플러 우주망원경이 9년 동안 밤하늘의 한 구역을 뚫어져라 관찰한 결과는 과학자들을 깜짝 놀라게 했습니다. 하늘의 별들 중 행성을 거느리지 않은 별보다 거느린 별이 훨씬 많았던 거예요. 관측 데이터를 분석한 과학자들은 우리 은하에서 별 하나당 평균 1개 이상의 행성을 가지고 있다는 결론을 내렸습니다.

우리 은하에는 약 1,000억 개에서 4,000억 개의 별이 있어요. 그렇다면 우리 은하 안에만 최소 1,000억 개가 넘는 행성이 있다는 계산이 나옵니다. 1,000억 개가 얼마나 큰 숫자냐면, 전 세계 모든 사람(약 80억 명)에게 행성을 12개씩 골고루 나눠주고도 남는 어마어마한 양이에요. 심지어 중심별의 중력에서 튕겨 나와 우주 공간을 홀로 떠도는 '떠돌이 행성'까지 합치면 그 수는 훨씬 더 많아집니다.

제2의 지구는 몇 개나 될까?

그렇다면 이 수많은 행성 중에 우리 지구처럼 생명이 살 수 있는 곳은 얼마나 될까요? 생명이 살려면 행성이 지각을 가진 단단한 암석 행성이어야 하고, 별로부터 적당한 거리에 떨어져 있어 물이 얼거나 끓지 않고 액체 상태로 존재할 수 있어야 합니다. 이 적당한 거리를 '생명체 거주가능 영역(골디락스 존)'이라고 불러요.

과학자들은 케플러 우주망원경의 자료를 바탕으로, 우리 은하에서 태양을 닮은 별 주위를 돌며 액체 상태의 물이 있을 만한 지구 크기의 행성이 약 3억 개에서 최대 60억 개에 이를 것으로 추정하고 있어요. 아직 그곳에 정말로 바다와 생명체가 있는지는 알 수 없지만, 제임스 웹 우주망원경 같은 최신 장비들이 외계행성의 대기 성분을 하나씩 분석하며 해답을 찾아가고 있답니다.

한 줄로 정리하면

우리 은하에는 별의 수만큼이나 많은 최소 1,000억 개 이상의 행성이 돌고 있으며, 그중 수억 개 이상은 지구처럼 따뜻한 바다를 품을 수 있는 환경일 것으로 추정됩니다.