대부분의 지구와 같은 세계는 아직 탄생하지 않았다.

 

Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

그림 1> 이 상상화는 향후 수조년에 걸쳐 탄생할 지구와 같은 행성의 모습을 묘사하고 있다.

 

지구는 일찍부터 진화하는 우주의 구성원이 되었다.
최근에 수행된 이론 연구에 따르면 태양계가 탄생하던 46억년 전의 우주에서 생명체가 가능할만한 행성이 형성되었을 비율은 고작 8퍼센트밖에 되지 않는다고 한다.
이마저도 태양이 연료를 모두 소모해버리는 향후 60억년 후까지 지속되지 못할 것이다.
나머지 92퍼센트에 달하는 지구와 같은 행성은 아직 탄생하지도 않았다.

 

이러한 결론은 NASA의 허블우주빛통과 케플러 우주빛통의 관측 데이터를 근거로 도출된 것이다.

이번 논문의 저자인 우주빛통과학연구소 피터 베루치(Peter Behroozi)의 설명은 다음과 같다.
"우리의 주요 동기는 여타 우주에서 지구의 위치를 이해하는 데 있습니다.
 여타 행성들과 비교해 볼 때 지구는 실제 대단히 일찍 탄생한 행성입니다."

 

허블우주빛통은 머나먼 우주와 머나먼 과거를 바라보면서 천문학자들에게 은하의 성장과 우주에서 별의 생성 역사에 관한 연대기를 담고 있는, 일종의 은하 가족사진첩이라 할 수 있는 관측자료를 제공해왔다.

 

이 관측 데이터에는 100억년 전의 우주가 훨씬 더 빠른 비율로 별들을 만들어 왔음을 말해주는 자료들이 포함되어 있다.

그러나 별 생성에 참여했던 수소와 헬륨의 비율은 훨씬 더 낮았다.

오늘날의 별생성 비율은 당시보다 훨씬 더 낮다.

그러나 별생성에 사용될 수 있는 가스는 훨씬 더 많아서 우주는 향후에도 오랫동안 별과 행성을 만들게 될 것이다.
 
우주빛통과학 연구소의 공동 연구원인 몰리 피플스(Molly Peeples)는 미리내 뿐만 아니라 다른 은하에서도 향후 더 많은 행성들을 만들어낼만한 충분한 물질들이 남아있는 상태라고 말했다.

 

케플러 우주빛통의 행성 탐사 자료들은 행성의 표면에 액체 상태의 물이 유지될만한 거리를 자신의 별로부터 유지하고 있는 지구 크기의 행성이 미리내에서도 도처에 존재하고 있음을 알려주었다.
이러한 관측자료를 기반으로 과학자들은 현재 미리내에 지구 크기의 행성은 10억개가 존재하며 이들 중 상당 수가 암석질로 이루어진 행성일 것으로 추정하고 있다.

 

이러한 추정치는 우주에서 관측가능한 1천억개의 은하를 포함할 경우 급상승하게 된다.
이는 생명체거주가능구역 내에 존재하는 밝혀지지 않은 훨씬 많은 지구 크기의 행성들을 찾아낼 수많은 기회가 앞으로 계속 늘어날 것임을 말해준다.

 

지금부터 100조년이 지난 후까지 별들은 계속 탄생할 것이다.
이것은 행성의 풍경에서 문자 그대로 어떤 일이 벌어날지를 이야기하기에는 대단히 거대한 시간이다.

 

과학자들은 향후 지구와 같은 행성은, 별이나 행성계를 만드는데 필요한 가스를 아직 많이 쌓아두고 있는 거대한 은하단 뿐 아니라 난쟁이 은하들에서도 일반적으로 볼 수 있는 행성이 될 것이라고 이야기하고 있다.
 
이와는 대조적으로 미리내의 경우 미래의 별들을 만드는데 필요한 상당한 양의 가스를 이미 사용한 상태이다.

 

우주의 진화과정에서 비교적 일찍 탄생한 문명이 갖는 이점은 우리가 허블우주빛통과 같은 강력한 빛통을 이용하여 빅뱅으로부터 초기 은하의 진화를 관통하는 계통도를 추적해볼 수 있다는 점이다.

 

빛과 다양한 전자기파 복사에 새겨져 있는 빅뱅과 우주의 진화에 대한 관측증거는 향후 1조년 상관에 우주의 팽창으로 인해 모두 사라져 버릴 것이다.
 따라서 머나먼 미래에 문명이 탄생할 수도 있을 테지만 이때 우주가 어떻게 시작되었고 어떻게 진화되었는지를 알 수 있는 단서들은 대부분 사라질 것이다.

 

이번 연구 결과는 2015년 10월 20일 왕립천문학회 월보에 개재되었다.

출처 : 허블사이트 2015년 10월 20일 발표 뉴스
         http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/35
        

 

원문>

News Release Number: STScI-2015-35

Most Earth-Like Worlds Have Yet to Be Born, According to Theoretical Study

The full news release story:

Earth came early to the party in the evolving universe. According to a new theoretical study, when our solar system was born 4.6 billion years ago only eight percent of the potentially habitable planets that will ever form in the universe existed. And, the party won't be over when the sun burns out in another 6 billion years. The bulk of those planets — 92 percent — have yet to be born.

This conclusion is based on an assessment of data collected by NASA's Hubble Space Telescope and the prolific planet-hunting Kepler space observatory.

"Our main motivation was understanding the Earth's place in the context of the rest of the universe," said study author Peter Behroozi of the Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, "Compared to all the planets that will ever form in the universe, the Earth is actually quite early."

Looking far away and far back in time, Hubble has given astronomers a "family album" of galaxy observations that chronicle the universe's star formation history as galaxies grew. The data show that the universe was making stars at a fast rate 10 billion years ago, but the fraction of the universe's hydrogen and helium gas that was involved was very low. Today, star birth is happening at a much slower rate than long ago, but there is so much leftover gas available that the universe will keep cooking up stars and planets for a very long time to come.

"There is enough remaining material [after the big bang] to produce even more planets in the future, in the Milky Way and beyond," added co-investigator Molly Peeples of STScI.

Kepler's planet survey indicates that Earth-sized planets in a star's habitable zone, the perfect distance that could allow water to pool on the surface, are ubiquitous in our galaxy. Based on the survey, scientists predict that there should be 1 billion Earth-sized worlds in the Milky Way galaxy at present, a good portion of them presumed to be rocky. That estimate skyrockets when you include the other 100 billion galaxies in the observable universe.

This leaves plenty of opportunity for untold more Earth-sized planets in the habitable zone to arise in the future. The last star isn't expected to burn out until 100 trillion years from now. That's plenty of time for literally anything to happen on the planet landscape.

The researchers say that future Earths are more likely to appear inside giant galaxy clusters and also in dwarf galaxies, which have yet to use up all their gas for building stars and accompanying planetary systems. By contrast, our Milky Way galaxy has used up much more of the gas available for future star formation.

A big advantage to our civilization arising early in the evolution of the universe is our being able to use powerful telescopes like Hubble to trace our lineage from the big bang through the early evolution of galaxies. The observational evidence for the big bang and cosmic evolution, encoded in light and other electromagnetic radiation, will be all but erased away 1 trillion years from now due to the runaway expansion of space. Any far-future civilizations that might arise will be largely clueless as to how or if the universe began and evolved.

The results will appear in the October 20 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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behroozi@stsci.edu / molly@stsci.edu