골디락스 존 : 곰 세마리가 끓인 수프_생명체가 존재할 수 있는 은하계의 그린벨트

우리가 살고 있는 우주는 행성계와 은하계로 나눌 수 있습니다.

 

행성계는 하나의 항성(핵융합 반응을 통해서 스스로 빛을 내는 고온의 천체)의 인력권 내에 있는 몇 개의 행성으로 이루어진 계를 말하며 대표적인 항성인 우리의 태양과 그 행성계를 합쳐서 태양계라고 합니다.

 

은하계는 이러한 행성들이 모여 있는 보다 큰 우주를 구성하고 있는 단위의 하나로 수천억 개 이상의 별·가스성운·암흑성운 등으로 이루어진 대집단을 말합니다. 태양계가 포함된 우리 은하(our galaxy)와는 또 다른 외부은하(external galaxies)로 나눌 수 있습니다. 

 

출처: 주간조선

그 중 은하계 상에서 생명체가 존재할 가능성이 있는 은하 생명체 거주가능 영역(galactic habitable zone ,GHZ)은 '그린벨트', '골디락스 지대', '생명체 영역', '생태권' 등으로도 불립니다. 여기서 골디락스 지대란 너무 차갑지도 않고 뜨겁지도 않은, 적당한 온도의 지대라는 의미로 영국에서 구전된 골디락스와 곰 세마리 이야기에서 따왔습니다. (골디락스가 곰이 끓인 뜨겁고 차갑고 미지근한 3개의 수프를 먹은 후 미지근한 수프만 다 먹는다는 이야기) 우리 태양계의 경우 HZ는 0.95에서 1.15 천문단위 범위입니다.

 

 

*'골디락스와 세 마리 곰'(Goldilocks and the Three Bears)

이 동화의 주인공인 소녀 골디락스는 숲 속에서 길을 잃고 헤매다가 빈 집을 찾아 들어갔습니다. 집 안 식당에는 죽 세 그릇이 있었는데 그 중 너무 뜨겁지도 차갑지도 않은 적당하게 따뜻한 죽을 먹습니다. 침실의 침대도 셋 중 딱딱하지도 너무 폭신하지도 않은, 적당히 부드러운 것을 선택합니다. 이 이야기처럼 골디락스 행성은 '어머니 항성으로부터 너무 멀지도, 너무 가깝지도 않아서 적당하게 따뜻한 온도가 형성될 수 있는 위치를 도는 행성이 생명체가 번성하기에 알맞다'라는 의미를 담고 있으며 이를 따라서 '골디락스 존'이라는 이름을 붙이게 되었습니다. 

 

 

지구와 유사하여 생명체가 존재할 가능성이 있는 슈퍼지구 중 하나인 글리제 581 주위를 돌고 있는 글리제 581c(지구에서 20광년 떨어져 있음)는 이론상으로 HZ 이내에 자리잡고 있는 외계 행성입니다. 그러나 골디락스 존에 있다고만 해서 생명이 살 수 있는 것은 아니고 정밀한 관측을 하여 정밀한 자료를 얻어 정밀한 검사를 거쳐야 생명체가 살 수 있다고 인정받을 수 있습니다. 

2011년 12월 5일(현지시간)에 NASA 에임스 연구소의 수석과학자인 빌 보루키는 케플러 우주망원경을 통해 태양같은 항성을 도는 케플러-22b 행성을 발견했다고 발표했습니다. 케플러-22b 행성은 지구처럼 표면에 물이 존재하고 생명이 살기 좋은 화씨 72도(섭씨 22도) 정도의 기온을 가지고 있는 것으로 분석됐으며 지구에서 600광년 떨어진 시그너스 성단에 위치합니다.

 

 

 

골디락스 존 계산법

한 항성 주위에 형성되어 있는 행성계에서 어떤 행성에 생명체가 발생할 조건이 되기 위해서는 모항성에서 적당한 거리만큼 떨어져 있어야 합니다.이 항성주위 생명체 거주가능영역(CHZ 또는 생태권)은 관념상의 구체로, 행성 표면의 온도가 액체 물이 존재할 정도로 알맞은 상태가 되는 거리를 뜻합니다. 액체 물은 생명체의 탄생에 있어 중요한데, 그 이유는 화학 반응에 필요한 용매로써 액체 물이 매우 적합하기 때문입니다. 1959년 물리학자 필립 모리슨과 쥬세페 코코니는 SETI 연구 논문을 통해 이 개념을 정립했으며 1961년 프랭크 드레이크는 드레이크 방정식을 소개했다.

CHZ가 성립될 수 있는 영역은 항성의 크기와 밝기에 좌우된다. 특정 항성의 CHZ '중간' 지대 거리는 다음 방정식처럼 나타낼 수 있습니다.

 

예를 들면, 태양 밝기의 4분의 1 정도인 K형 항성의 경우 이 별의 생물권 거리(생물권 영역 중 가장 지구와 흡사한 환경이 형성될 수 있는 중간 지대 거리임)는 약 0.5 천문단위 입니다. 태양 밝기의 2배 정도로 밝은 별의 경우 이 별의 생물권 거리는 위 공식에 의하면 약 1.4 천문단위가 됩니다. 생물권의 '한가운데'는 어떤 행성에 지구와 거의 비슷한 생명체들이 살아갈 환경이 갖춰질 수 있는 거리를 의미합니다. 단, 이 행성의 대기 조성이나 밀도는 지구와 흡사하다는 조건이 전제됩니다. 

항성이 진화 과정을 겪으면서 밝기가 증가하면 광도 역시 증가합니다. 광도가 증가하면 그 행성계의 HZ는 항성으로부터 멀리 떨어진 곳으로 물러나게 됩니다. 어떤 행성에서 생명체들이 살 시간을 최대한 벌기 위해서는, 행성은 변화하는 HZ 내에 오래 머무를 수 있는 위치에 자리잡고 있어야 합니다. 행성의 대기 조성도 생명체의 존재에 중요한 변수가 됩니다. 금성의 경우와 같이 대기의 농도 또한 그 행성의 환경을 결정하는 변수가 되며 또한 행성 자체의 화산 활동 빈도, 자체 질량 및 위성과의 기조력 등도 자체 복사열의 강도에 영향을 미치고 이는 생명체의 존립 여부와 직결됩니다.