🪐 TOI-700 e, 도라도자리 너머 101광년 밖에서 발견된 지구형 생명체 거주 가능 행성

🔭 도라도자리는 애초에 한국 하늘에 뜨지 않는다

TOI-700이라는 이름을 처음 봤을 때 별자리부터 찾아봤다. 도라도자리(Dorado). 적위가 영하 60도 근처라서 위도 37도쯤 되는 한국에서는 계절이 바뀌어도 지평선 위로 절대 올라오지 않는다. 결국 칠레나 호주 아마추어 천문 동호회 사이트를 뒤져서야 그 방향 사진을 겨우 볼 수 있었다. 정작 눈으로 확인도 못 할 별인데, 왜 이렇게 계속 이름이 돌아다니나 싶어서 찾아보기 시작했다.

TOI-700은 태양보다 훨씬 작고 어두운 적색왜성이고, 지구에서 약 101광년 떨어져 있다. 여기 딸린 행성이 넷인데, 그중 d와 e가 항성으로부터 적당히 떨어진 '거주가능 영역' 안에 들어간다. d는 2020년에 먼저 발표됐고, e는 그보다 2년 뒤인 2023년 1월 미국천문학회(AAS) 241차 학술회의에서 공개됐다. 같은 시스템인데 왜 하나는 먼저 나오고 하나는 늦게 나왔을까.

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📡 늦게 잡힌 이유는 신호 자체가 작았기 때문

이 답은 물리적으로 꽤 단순하다. e는 지구 반지름의 약 0.95배로 d(약 1.19배)보다 작다. 행성이 별 앞을 지나가며 가리는 빛의 양, 그러니까 트랜싯 신호의 세기는 행성 크기의 제곱에 비례한다. 같은 손전등 앞을 야구공이 지나가느냐 골프공이 지나가느냐의 차이라고 보면 된다. 골프공 쪽 그림자는 훨씬 옅어서, 노이즈에 묻히기 쉽다.

실제로 e의 존재는 TESS가 2019~2020년에 찍은 초기 데이터만으로는 확정되지 못했다. TESS가 같은 하늘 구역을 다시 방문해 추가 관측 구간(섹터)을 쌓은 뒤에야, 옅었던 신호가 여러 번 겹쳐 통계적으로 유의미해졌다. 이 과정을 정리한 논문이 Gilbert 등 연구진이 The Astronomical Journal에 발표한 "Discovery of the Long-period, Temperate TOI-700 e"다. 제목 그대로, 발견까지 시간이 걸린 이유를 논문 제목이 먼저 말해주고 있는 셈이다.

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🛰️ JWST 관측 순번에서 밀린 것도 같은 이유

TOI-700 e가 발견 이후 곧바로 제임스웹우주망원경(JWST) 관측 대상 1순위가 되지 못한 이유도 다르지 않다. 비슷한 시기 주목받은 TRAPPIST-1 시스템은 지구에서 약 40광년으로 더 가깝고, 무엇보다 모항성 자체가 태양 반지름의 12분의 1 수준으로 극단적으로 작다. 행성이 가리는 별빛의 비율은 (행성 반지름/별 반지름)의 제곱으로 커지니까, 별이 작을수록 같은 크기 행성이라도 신호가 훨씬 도드라진다. TOI-700의 별은 태양 반지름의 약 0.42배로, TRAPPIST-1 별보다 세 배 넘게 크다. 한정된 망원경 시간을 배분하는 입장에서는 신호가 확실히 잘 잡히는 쪽부터 줄을 세울 수밖에 없다.

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🌍 그렇다고 후보에서 빠진 건 아니다

신호가 약해서 관측 순서가 밀렸다는 것과, 행성으로서의 가치가 떨어진다는 것은 다른 이야기다. 이런 점에서 TOI-700 e 생명체 거주 가능성에 대한 관심은 여전히 이어지고 있다. e는 여전히 TESS가 찾아낸 지구 크기 행성 중 거주가능 영역에 위치한 몇 안 되는 사례고, d와 함께 같은 항성계 안에 두 개의 후보가 나란히 있다는 점 자체가 드문 경우다. 발견을 확정할 때 쓰인 검증 절차, 그러니까 신호의 중심 위치가 실제로 행성 쪽에서 오는지 보는 센트로이드 분석이나, 밝기가 번갈아 오르내리는 이분(홀짝) 패턴이 없는지 확인하는 절차도 이 시스템에서 반복 적용됐다. 다만 이런 절차는 TESS가 발견한 다른 후보들에도 공통으로 쓰이는 표준 검증 방식이라, TOI-700 e만의 특별한 사연이라기보다는 '이 정도 확인은 거쳐야 발표할 수 있다'는 최소 기준에 가깝다.

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⏳ 다음 관측을 기다리는 이유

결국 지금 상태는, 신호는 확인됐지만 대기 성분까지 들여다볼 만큼 관측 우선순위가 아직 오지 않은 단계다. JWST 관측 시간은 매년 새로 배정되고, TRAPPIST-1 쪽 결과가 쌓이면서 작은 별 주변 암석 행성에 대한 관심도 계속 이어지고 있다. 언젠가 TOI-700 e 차례가 온다면, 그때는 볼 수도 없는 별자리 방향에서 온 신호가 훨씬 구체적인 이야기로 바뀔 거라 생각하니 계속 눈여겨보게 된다.