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외계행성이 맺어준 스승과 제자 "제2의 지구 찾는다"

한국 유일 '외계행성 탐색프로젝트'와 사제(師弟)의 탄생
천문연 정선주 박사와 UST 김윤학 학생
최근 국내 연구진이 지구와 같은 쌍둥이 외계행성(OGLE-2016-BLG-1195Lb)을 발견해 화제다. 

이번 발견은 한국천문연구원(원장 한인우)이 주도적으로 이끄는 외계행성 탐색시스템(KMTNet, Korea Microlensing Telescope Network) 프로젝트를 통해 이룬 성과. 연구진은 '미시중력렌즈(Microlensing)' 방법을 이용해 외계행성을 찾고 있다. 

이번 외계행성 발견 성과를 위해 이충욱 천문연 박사(KMTNet 과제책임자)를 비롯해 정선주 박사 등 여러 연구진이 머리를 맞댔다. 

KMTNet 프로젝트는 남반구 3개의 대륙에 망원경을 설치하고 24시간 밤하늘을 관측하는 연구다. 2015년부터 시작된 이 프로젝트의 최종 목표는 생명체가 존재할 가능성이 있는 '외계행성의 발견'이다.

별과 관측자의 시선방향에 질량을 가진 다른 천체(별이나 행성 등)가 지나가면, 공간이 왜곡되어 관측하고 있던 별의 밝기가 일시적으로 더 밝아지는 '미시중력렌즈 현상'이 일어난다.

태양계 밖에 있는 다른 별 또는 행성이 지나가는, 다시는 오지 않을 그 순간을 포착해야 한다. 미시중력렌즈현상은 한 번 일어나면 다시 일어나는 일이 거의 없기 때문에 학자들은 이 순간을 '이벤트'라고 부른다. 

미시중력렌즈를 연구하는 곳은 한국에서 천문연을 포함해 두 곳뿐이며, 그 중에서도 천문연이 KMTNet 프로젝트를 주도적으로 이끌어가고 있다. 이 프로젝트에는 정선주 박사를 포함한 세 명의 천문연 연구진과 하버드대학교 등 해외 연구진도 참여한다.

외계행성을 관찰하는 공간. 남반구 3개의 대륙에 설치된 망원경 일부가 화면에 보인다. <사진=한효정 기자>외계행성을 관찰하는 공간. 남반구 3개의 대륙에 설치된 망원경 일부가 화면에 보인다. <사진=한효정 기자>

◆ 한국 유일 '외계행성 탐색 프로젝트'‧‧‧사제 인연으로 연구 이어간다 

KMTNet 프로젝트의 외계행성탐색 연구 덕분에 스승과 제자의 인연이 탄생했다. 프로젝트에서 외계행성 발견을 위해 주도적 역할을 맡고 있는 정선주 박사는 작년 프로젝트 개시 이후 처음으로 UST(과학기술연합대학원대학교) 김윤학 학생을 제자로 받게 됐다.

정선주 박사는 "오로지 미시중력렌즈 연구만을 위한 망원경을 만든 것은 과학계에서 처음 있는 일"이라고 설명했다. 정 박사에 따르면 외계행성을 찾는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 미시중력렌즈 현상 방법은 지상관측으로도 지구형 행성을 검출할 수 있는 유일하고 효율적인 방법이다.

정 박사는 "KMTNet 사업이 있기 전에는 논문을 쓸 관측 데이터가 없어서 순수 아이디어만으로 이론 논문을 써야 했다. 그러나 이제 데이터가 쌓여 논문을 쓸 거리는 얼마든지 있다"고 자신했다. 

​물리학을 전공한 정 박사는 박사과정부터 미시중력렌즈 공부를 시작해 천문연과 인연을 맺은 지 5년이 됐다. 올해 UST 교수가 된 그는 김윤학 학생을 제자로 맞아 천문 우주 분야에서도 오지라 불리는 미시중력렌즈 분야의 연구를 이을 제자를 길러야 하는 책임감을 느끼고 있다. 

천문연 정선주 박사(우)와 UST 김윤학 박사과정생(좌). <사진=한효정 기자>천문연 정선주 박사(우)와 UST 김윤학 박사과정생(좌). <사진=한효정 기자>

◆ 외계행성 연구 홀로서기를 전수한다

UST의 '현장 연구' 수업은 학생의 실직적인 연구와 함께 연구에 필요한 이론을 가르킨다. 

정 박사는 "UST 교수로 수업을 하면서 연구시간이 줄어들어 힘들지만, 후학 양성의 뿌듯함을 느낀다"고 말했다. 

미시중력렌즈 연구를 시작하기로 결심한 제자에게 정 박사가 강조하는 것은 하나다.

"박사를 시작한다는 것은 내가 이 일을 평생 직업으로 삼겠다고 결정하는 것이기 때문에, 태도가 달라야 해요. 연구에 신중하고 열심히 하는 자세가 정말 중요합니다. 이것 아니면 안 된다는 생각으로 하면 좋겠어요."

정 박사는 물리학을 전공했지만, 2003년 박사 과정부터 천체물리학에 발을 들여놓았고 윤학 학생은 '초등학교 때부터 천문학 말고는 생각한 적 없다'는 천문학도다.

이들은 "한정된 방법으로 무한 가능성을 지닌 미지의 세계를 탐구하는 것이 천문학의 매력"이라고 말했다. 두 사람이 연구하는 외계행성도 우주의 근원적 질문에 답할 수 있는 방법이다.  

미지의 세계에 먼저 뛰어든 정 박사는 이제 막 미시중력렌즈 연구에 발을 들인 제자에게 "힘들어도 초심은 잃지 말자. 초심을 잃지 않으면 언제든지 그 열정을 다시 일깨울 수 있으니까"라며 외계행성 연구의 홀로서기를 강조했다. 
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