갈색 왜성, 지구보다 크고 별보다 작은 ‘천체’

“슬픈 광경이다. 저곳들에도 누군가 살고 있다면, 얼마나 많은 비극과 어리석음이 있을 것인가. 저곳들에 아무도 살고 있지 않다면, 이 얼마나 심각한 공간의 낭비인가.”

영국의 비평가이자 역사학자인 토머스 칼라일(1795~1881)은 ‘여러 세계들에 관하여’라는 글을 통해 밤하늘의 별을 보며 느낀 감정을 이렇게 표현했다. 인문학자인 칼라일의 이런 생각은 현대 천문학과 우주생물학에서 중요한 연구 주제로 자리잡고 있다.





●英에딘버러대 연구진 논문 초안 온라인판 공개

우주생물학(astrobiology)은 지구를 포함한 우주에서 생명의 기원과 본성, 진화를 연구하는 학문으로 최근 급속히 발전하고 있는 분야다. 지구상 생명의 기원에 관한 지식을 바탕으로 태양계의 주요 행성과 위성에 우주선을 보내 우주의 화학적, 물리적 구조를 탐구한다. 천문학 기술을 이용해 생명체가 살 수 있는 행성도 찾고 있다. 우주생물학에서 중요한 질문은 ▲생명이 거주할 수 있는 세계는 얼마나 많을까 ▲생물학은 지구에서만 타당할까 ▲우주 어딘가에 지적이며 소통 가능한 문명이 있는가, 이 3가지이다.

과학자들은 우주에 생명체가 생기기 위해서는 태양 같은 별과 일정 거리를 유지하는 곳에 별이 있어야 한다고 가정하고 있다. 생명이 시작되려면 물이 필수적이고, 어느 정도 일정 온도가 유지돼야 하기 때문이다. 또 해가 두 개인 쌍성은 그 주변을 도는 행성 궤도가 불안정해서 일정한 환경을 유지하지 못할 수 있기 때문에 생명체 거주 환경 후보에서 제외되는 경우가 많다. 결국 지구와 유사한 환경을 갖추고 있어야 생명체가 탄생하기 쉽다는 것이 지금까지 과학자들의 판단이었다.

그렇지만 영국 에든버러대 물리천문학부와 천문학연구소 연구진이 외계 생명체가 지구와 유사한 형태의 행성이 아닌 갈색 왜성(brown dwarf)에서 발견될 가능성이 높다는 연구 결과 발표를 준비하고 있다. 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널’도 이번 연구의 중요성을 감안해 논문 초안을 지난달 29일(현지시간)에 온라인판으로 공개했다.

갈색 왜성은 지구나 화성 같은 행성보다는 크지만 항성(별)보다는 질량이 작고 가시광선 영역의 빛을 내지 못하는 천체다. 보통 질량은 태양의 약 0.07~0.09배 크기이며 질량이 작기 때문에 다른 항성들처럼 안정적으로 수소핵융합을 한다. 이 때문에 표면 온도가 낮아 진홍색 또는 갈색의 약한 빛을 내는 것으로 알려졌고 직접 관측된 적은 없으며 간접적인 방법으로만 존재를 파악하고 있는 별이다. 연구진은 2013년 7월 지구로부터 7광년 떨어져 있는 곳에서 발견된 갈색 왜성 ‘WISE 0855-0714’를 분석한 결과 물을 머금은 구름이 존재한다는 것을 알게 됐다. 이를 바탕으로 공기 중에 떠다니면서 살 수 있는 미생물의 크기와 밀도, 수명 전략 등을 계산했다.

연구진에 따르면 갈색 왜성의 상층 대기는 지구의 온도와 압력이 비슷하게 존재하기 때문에 열(熱)상승 기류에 떠다니는 미생물이 생기기 충분하다는 것이다. 연구를 주도한 행성과학자인 잭 예이츠 에든버러대 지구과학과 교수는 “이번 연구는 외계 생명체가 살 수 있는 거주 영역을 확장해서 봐야 한다는 아이디어를 제시하고 있다”며 “생명체가 꼭 지표면에 붙어서 살아야 한다는 원칙은 없다”고 강조했다. 외계 생명체들은 지구에 살고 있는 사람이나 동식물들처럼 지표면에 발을 딛고 사는 것이 아니라 물속을 떠다니는 해파리처럼 대기를 떠다닐 수 있다는 것이다.

●연구진 “외계생명체 거주영역 확장해서 봐야”

이번 연구결과를 공상과학(SF)영화나 소설에서 나오는 이야기로 치부할 수 없다. 생물학계에서는 지구에서도 상층 대기에 바람을 따라 움직이는 미생물을 확인한 바 있기 때문이다. 이를 바탕으로 유명한 미국의 천문학자 칼 세이건은 1976년에 목성의 약한 대기권에서 햇빛을 먹이 삼아 진화하는 생태계를 예측하고 ‘싱커’(sinker)라는 부유 플랑크톤의 존재를 상상하기도 했다. 세이건은 외계 생명체는 물고기가 부레를 이용해 움직이는 것처럼 자신의 몸속 공기의 압력을 조절해 공기 속을 오르락내리락하며 움직일 것이라고 주장하기도 했다.

영국 세인트앤드루스대의 우주생물학자 던컨 포건 교수는 “이번 연구 결과에서 보듯이 우리가 상상할 수 있는 범위를 뛰어넘는 생명체가 우주 어딘가에 있을 가능성은 항상 열어 둬야 한다”고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr