최근 지구에서 40광년 떨어진 고래자리에서 지구와 유사한 환경을 가졌을 가능성이 있는 외계행성 'LHS 1140 b'가 발견됐습니다.

NASA의 제임스 웹 우주 망원경을 통해 처음 관측된 이 행성은 처음엔 '미니 해왕성'으로 분류됐습니다. 하지만 몬트리올 대학교의 천문학자 찰스 카드듀가 이끄는 연구팀의 추가 분석 결과, 지구형 행성인 '슈퍼지구'일 가능성이 높은 것으로 밝혀졌습니다.

아스테크니카에 따르면, 찰스 카드듀 연구팀은 LHS 1140 b가 차가운 적색 왜성 주위를 공전하고 표면에 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 높다고 분석했습니다. 이는 곧 생명체 존재 가능성을 의미하며, 연구팀은 이 행성이 거대한 눈덩이 형태이거나, 별에 가장 가까운 지역에 바다를 가지고 있어 마치 우주에서 보이는 눈처럼 보일 수 있다고 설명했습니다.

카드듀 연구팀은 이번 발견을 천체물리학 저널 레터스에 발표하며 "생명체 서식 가능 구역에 있는 슈퍼지구에서 질소가 풍부한 대기를 가진 행성의 증거를 발견했다"고 밝혔습니다.

연구팀은 제임스 웹 망원경의 근적외선 이미저 및 슬릿리스 분광기(NIRISS)를 사용하여 LHS 1140 b를 두 번 관측했습니다. NIRISS는 외계행성을 감지하고 행성의 대기를 통과하는 별빛을 분석하여 대기 구성을 파악하는 '통과 분광법'에 특화된 장비입니다.

초기 연구에서는 LHS 1140 b를 미니 해왕성으로 가정하고 3차원 글로벌 기후 모델(GCM)을 사용하여 분석을 진행했습니다. 하지만 GCM에서 예측된 미니 해왕성의 스펙트럼과 NIRISS 관측 결과 사이에 불일치가 발생하면서 미니 해왕성 가설은 설득력을 잃었습니다.

반면, 슈퍼지구 모델은 NIRISS 관측 결과와 일치하는 것으로 나타났습니다. 일반적으로 슈퍼지구는 두꺼운 질소 또는 이산화탄소 대기로 덮여 있으며, 표면에는 얼음이나 액체 형태의 물이 존재합니다. 연구팀은 LHS 1140 b가 행성 형성 초기 단계에서 원래 대기를 잃고 지각에서 방출된 물, 이산화탄소, 메탄 등으로 이루어진 2차 대기를 형성했을 가능성을 제기했습니다.

하지만 LHS 1140 b의 밀도가 암석형 행성치고는 낮다는 점은 여전히 의문으로 남습니다. 이는 LHS 1140 b가 질량의 10~20%가 물로 이루어진 '하이시언' 행성일 가능성을 시사합니다. 하이시언 행성은 슈퍼지구의 특징을 지니고 있지만, 대기가 질소 대신 수소로 이루어져 있다는 점에서 차이가 있습니다.

연구팀은 앞으로 추가적인 관측 및 분석을 통해 LHS 1140 b가 하이시언 행성인지, 생명체가 살 수 있는 환경인지를 규명할 계획입니다.

특히 NIRISS 데이터와 제임스 웹 망원경의 근적외선 분광기(NIRSpec) 데이터를 비교하고, 중적외선 기기(MIRI)를 사용한 추가 관측을 통해 LHS 1140 b의 비밀을 밝혀낼 예정입니다. 하지만 LHS 1140 b의 대기를 정확히 관측하고 분석하기 위해서는 수년간의 추가적인 연구가 필요할 것으로 예상됩니다.