NASA 판도라, 외계행성 대기와 별의 신호를 분리하는 관측 시작

NASA의 소형 위성 **판도라(Pandora)**가 태양계 밖 행성, 즉 외계행성의 대기를 분석하는 본격적인 과학 임무에 들어갔다. 판도라는 행성의 대기에서 나온 신호만 보는 것이 아니라, 그 행성을 비추는 별의 변화까지 함께 기록해 두 신호를 분리하는 임무다. 2026년 1월 11일 지구 저궤도에 발사됐으며, 8월 25일 주요 과학 관측을 시작했다. 1

판도라가 풀려는 문제는 단순하지만 까다롭다. 외계행성의 대기를 통과한 별빛을 분석할 때, 별 자체의 밝기와 스펙트럼이 변하면 행성 대기에서 나온 것처럼 보이는 가짜 신호가 생길 수 있기 때문이다.

판도라는 무엇을 측정하나

외계행성이 지구에서 보았을 때 모항성 앞을 지나가는 현상을 **통과(transit)**라고 한다. 이때 별빛 일부가 행성 대기를 통과하면서 대기 속 기체에 따라 특정 파장이 흡수된다. 과학자들은 파장별 밝기 변화를 모아 투과 스펙트럼을 만들고, 이를 통해 대기의 성분을 추정한다. 310

하지만 별은 완벽하게 일정한 광원이 아니다. 상대적으로 차갑고 어두운 흑점(starspot), 주변보다 밝고 뜨거운 영역인 faculae가 별의 겉보기 밝기와 스펙트럼을 바꾼다. 이 변화는 행성 대기의 특징을 흉내 내거나, 실제 신호를 가리거나, 측정값을 왜곡할 수 있다. 4

판도라는 이 문제를 관측 단계에서부터 정면으로 다룬다. 행성이 별 앞을 지나는 동안 행성과 모항성을 동시에 바라보며, 가시광선과 근적외선 데이터를 함께 수집한다. 이렇게 쌓인 장기·다색 관측 자료를 이용하면 모항성의 활동 정도를 추정하고, 행성 대기의 투과 스펙트럼에서 항성 활동으로 인한 오염을 보정할 수 있다. 15

1년 동안 20개 외계행성을 반복 관측

판도라의 주요 임무 기간은 1년이다. 이 기간 동안 최소 20개의 알려진 외계행성을 연구하고, 각 대상을 약 10차례씩 방문할 계획이다. 한 번의 관측은 약 24시간 동안 이어지며, 행성이 별 앞을 통과하는 순간을 중심으로 진행된다. 35

반복 관측의 장점은 한 번의 ‘스냅샷’에 의존하지 않아도 된다는 데 있다. 별의 가시광선과 근적외선 특성이 달라지는 동안에도 특정 대기 신호가 계속 일관되게 나타나는지 비교할 수 있기 때문이다. 이를 통해 어떤 특징이 행성에서 비롯됐고, 어떤 변화가 별의 활동 때문인지 구분하는 작업이 한층 수월해질 것으로 기대된다. 25

판도라의 망원경은 지름 약 45cm, 17인치인 알루미늄 소재 장비다. 로런스 리버모어 국립연구소와 코닝이 함께 개발했다. 4 또한 NASA 고다드가 제공한 근적외선 센서를 탑재했는데, 이 센서는 제임스 웹 우주망원경용 장비의 예비 부품으로 개발됐던 것이다.

물을 찾는 이유

판도라는 외계행성 대기에서 연무, 구름, 물과 관련된 특징을 찾는다. 1 물은 행성의 구성과 기후를 이해하는 핵심 단서이며, 생명체가 살 수 있는 환경과 관련된 조건을 평가하는 데도 중요하다. NASA는 판도라의 자료가 제임스 웹 우주망원경 관측 결과를 해석하고, 향후 거주 가능 세계를 탐색할 임무를 준비하는 기반이 될 것으로 설명한다.

다만 물이 발견됐다고 해서 그 행성이 곧바로 거주 가능하거나 생명체가 존재한다는 뜻은 아니다. 물의 의미는 대기 조성, 온도, 구름과 연무, 행성 환경 등 더 넓은 맥락 속에서 판단해야 한다. 판도라의 핵심 역할은 이런 판단에 사용되는 측정값의 신뢰도를 높이는 것이다.

‘첫 번째’라는 의미는 무엇인가

판도라는 NASA의 Astrophysics Pioneers 프로그램을 통해 발사된 첫 번째 위성이다. 이 프로그램은 대형 대표급 우주망원경보다 규모가 작지만, 특정 천체물리학 문제를 집중적으로 해결하는 야심찬 소형 임무를 지원한다. 14

판도라의 또 다른 특징은 외계행성과 모항성을 동시에, 여러 파장대에서, 장기간 관측하도록 설계됐다는 점이다. 별을 단순한 배경으로 취급하지 않고 측정의 일부로 포함해 항성 오염 문제를 직접 정량화한다. 710

자료에 근거해 판도라는 이런 동시·다중밴드·장기 관측 데이터 세트를 제공하도록 계획된 첫 임무라고 설명할 수 있다. 다만 ‘외계행성 대기를 통과하는 별빛을 상세한 다색 관측에 사용하도록 설계된 역사상 최초의 우주망원경’이라는 더 넓은 표현까지 확정하는 근거는 제공된 자료에 없다. 10

임무를 이끄는 기관들

NASA 고다드 우주비행센터가 판도라의 과학 임무를 이끌고, 엘리사 킨타나가 수석연구책임자(PI)를 맡고 있다. 로런스 리버모어 국립연구소는 공동 책임 기관으로서 프로젝트 관리와 엔지니어링을 담당한다. 1

애리조나대학교는 임무 운영을 이끌며 과학 프로그램에도 참여한다. 로런스 리버모어는 코닝과 함께 CODA 망원경을 개발했고, NASA 고다드는 근적외선 검출기를 제공했다. 4

제임스 웹 우주망원경 자료를 어떻게 보완하나

제임스 웹 우주망원경은 외계행성 대기를 매우 민감하게 측정할 수 있지만, 그 결과 역시 행성의 신호와 모항성의 변동을 정확히 분리해야 의미가 커진다. 판도라는 가시광선과 근적외선으로 같은 항성-행성계를 반복 관측해 항성 활동이 측정값에 미친 영향을 파악하고, 웹 망원경의 스펙트럼을 해석할 때 사용할 보정 근거를 제공한다.

따라서 판도라는 외계행성을 넓게 찾아내는 탐사선이라기보다, 대기 관측의 신뢰도를 높이는 보정 임무에 가깝다. 어떤 대기 특징이 실제로 견고한 신호인지, 별의 활동과 관련된 것인지, 아직 불확실한지를 판단하는 데 도움을 주는 것이다. 이 결과는 잠재적으로 거주 가능한 세계의 대기를 조사할 미래 우주관측소의 목표 선정과 설계에도 활용될 수 있다. 7