극대형 망원경 (ELT)는 태양에 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리를 공전하는 행성에서의 생명 가능성을 탐지할 수 있는 첫 번째 지상 관측소로써, 인근 항성계에 대한 우리의 이해를 혁신적으로 변화시킬 예정이다. 최근의 시뮬레이션 연구는 그 막대한 빛 수집 능력과 뛰어난 해상도가 ELT가 대기에서 반사된 빛만으로 거주 가능한 행성과 거주 불가능한 행성을 구별할 수 있게 할 수 있음을 보여준다.
이 흥미로운 가능성은 마일스 H. 커리와 빅토리아 S. 미도스의 2025년 연구에서 탐구되며, 이 연구는 호스트 별 앞을 지나는 것이 아닌 외계 행성의 분자 신호를 탐지하는 망원경의 능력을 모델링하고 있다. 현재 arXiv에서 확인 가능한 이 선행 연구는 천문학의 가장 큰 질문 중 하나인 우리가 혼자인가?에 대한 해답이 몇 년 내에 도달할 수 있음을 시사한다.
지상 천문학의 새로운 시대
칠레 아타카마 사막에 위치한 ELT는 2028년에 운영에 들어갈 예정이다. 39미터 크기의 주거울을 가지고 있어 지구에서 건설된 가장 큰 광학/적외선 망원경이 될 것이다. 그 방대한 거울 면적 덕분에 이전의 모든 지상 망원경보다 더 많은 빛을 수집할 수 있으며, 이는 허블 우주 망원경보다 무려 16배 더 선명한 이미지를 생성할 수 있다.
JWST와 같은 망원경들이 전이 동안 외계 행성의 대기를 이해하는 데에 진전을 이루었지만, 많은 외계 행성들이 우리 관점에서 전이하지 않기 때문에 한계가 있다. 여기에서 ELT는 중요한 혁신을 제공한다.
ELT는 행성이 전이하기를 기다릴 필요 없이 외계 행성의 대기에서 반사된 빛을 직접 포착할 것이다. 정교한 고대비 이미징과 분광학을 활용하여, 생물학적 활동을 나타낼 수 있는 산소, 이산화탄소, 수증기와 같은 분자 지표를 정확히 찾아낼 수 있다.
지구 밖 생명 탐색 모델링
ELT의 잠재력을 평가하기 위해, 커리와 미도스는 근처 적색 왜성을 공전하는 네 개의 지구 유사 행성에 대한 상세한 시뮬레이션을 수행하였다:
- 물과 식물 생명이 풍부한 녹색 비산업 지구
- 원시 생명이 존재하며 산소가 적은 고대 아케아 지구
- 물이 없는 건조한 행성, 금성이나 화성과 유사함
- 유기체는 없지만 생명에 필요한 화학 조성을 가진 불모의 전생 지구
연구자들은 비교를 위해 네ptune 크기의 외계 행성도 시뮬레이션하였으며, 그들의 두꺼운 대기가 서로 다른 스펙트럼 신호를 생성할 것이라고 예상하였다.
프록시마 센타우리: 이상적인 목표
프록시마 센타우리(4.24광년 떨어져 있음)는 적어도 두 개의 외계 행성을 보유하고 있는 것으로 알려져 있으며—프록시마 b와 프록시마 d. 프록시마 b의 거주 가능성은 여전히 논의 중에 있으나, 항성의 거주 가능 영역 내 위치와 지구와의 근접성 덕분에 미래 연구의 유망한 후보가 되고 있다.
만약 프록시마 b 주변에 얇은 대기가 존재한다면, ELT는 이를 탐지할 수 있을지도 모른다. 그 대기가 생물학적 분자를 포함하고 있다면, 이는 심오한 의미를 가질 수 있다.
발견을 넘어서: 정확한 해석 보장
중요하게도, 이 연구는 스펙트럼 오해의 잠재성에 대해 강조하고 있다. 산소나 메탄의 존재만으로 곧바로 생명으로 해석해서는 안 되며, 자연적인 비생물 과정이 유사한 화학 신호를 생산할 수 있다.
이러한 이유로 ELT의 해상도와 감도가 필수적이다. 여러 스펙트럼 특성과 높은 해상도 데이터를 통합하여, 연구자들은 견고한 생물 지표 프레임워크를 구축하는 것을 목표로 하여 잘못된 결론의 가능성을 최소화할 것이다.
따라서 ELT는 생명체를 찾는 것뿐만 아니라, 생물학적 존재의 강력한 증거가 무엇인지 정의하는 데에도 기여할 것이다.