지구서 25광년 '생명체 가능' 슈퍼지구 발견 — GJ 3378b의 정체

2026년 7월 5일 | 대한민국 | 과학

지구에서 불과 25광년 떨어진 곳에서 생명체가 존재할 가능성이 있는 암석형 행성이 발견돼 전 세계 천문학계가 술렁이고 있다. '슈퍼지구(Super-Earth)'로 분류된 이 행성의 이름은 GJ 3378b. 2024년 프랑스 천문학자들이 처음 그 존재를 확인했지만, 최근 미국 연구팀의 정밀 재분석을 통해 당초 알려진 것보다 훨씬 더 지구를 닮았다는 사실이 드러나면서 다시 큰 관심을 받고 있다. 우주과학 전문 매체 스페이스닷컴은 관련 연구가 지난 6월 말 국제 학술지 '천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)'에 실렸다고 전했다.

지구 25광년 옆, '우주 옆집'에서 온 소식

이번에 화제의 중심에 선 GJ 3378b는 밤하늘의 기린자리 방향에 자리한 희미한 적색왜성(붉은 왜성) 주위를 도는 행성이다. 연구를 이끈 미국 캘리포니아대 어바인 캠퍼스의 폴 로버트슨 교수는 "우리와 가장 가까운 우주 이웃 가운데 하나를 찾은 것"이라며 흥분을 감추지 못했다. 그는 "25광년이 멀게 느껴질 수 있지만, 우리 은하인 은하수의 지름이 약 10만 광년에 이른다는 점을 생각하면 그야말로 바로 옆집에 있는 셈"이라고 설명했다.

광활한 우주의 척도에서 보면 GJ 3378b는 인류가 손을 뻗으면 닿을 듯한 지척의 행성이다. 천문학자들이 태양계와 가까운 별들을 먼저 샅샅이 조사하는 이유도 여기에 있다. 생명체의 흔적을 가장 현실적으로 포착할 수 있는 후보지가 바로 이 '가까운 이웃별'들이기 때문이다. 멀리 있는 별은 관측 신호가 약해 대기 성분을 분석하기 어렵지만, 가까운 별 주위의 행성은 상대적으로 정밀한 조사가 가능하다.

미니 해왕성에서 슈퍼지구로 — 재분석이 뒤집은 정체

가장 흥미로운 대목은 이 행성의 '신분'이 불과 2년 만에 완전히 뒤바뀌었다는 점이다. 2024년 첫 발견 당시 GJ 3378b는 질량이 지구의 약 5.26배로 측정돼, 두꺼운 가스층에 둘러싸인 '미니 해왕성'으로 분류됐다. 생명체가 발붙일 단단한 표면이 없는, 사실상 작은 가스 행성으로 여겨진 것이다.

그러나 로버트슨 연구팀이 더 정밀한 관측 데이터를 다시 분석한 결과는 놀라웠다. 실제 질량은 지구의 2.3배에 불과했고, 이는 가스 덩어리가 아니라 단단한 암석으로 이뤄진 전형적인 '슈퍼지구'에 가깝다는 뜻이었다. 공전 주기 역시 기존에 알려진 25일이 아니라 21일로 확인됐다. 공전 주기가 짧아졌다는 것은 행성이 모항성에 조금 더 가까이 붙어 돌고 있다는 의미이며, 이는 표면 온도와 생명체 거주 가능성을 판단하는 데 결정적인 단서가 된다. 같은 행성이라도 '가스 행성'이냐 '암석 행성'이냐에 따라 생명 탐사에서의 가치는 하늘과 땅 차이다.

💡 '슈퍼지구(Super-Earth)'란 지구보다는 무겁지만 천왕성·해왕성 같은 거대 가스 행성보다는 가벼운, 대략 지구 질량의 2~10배 정도인 암석형 외계행성을 가리킨다. 단단한 표면과 대기를 가질 가능성이 높아, 외계 생명체 탐사에서 늘 최우선 후보로 꼽힌다.

별을 흔드는 미세한 떨림 — 시선속도(도플러) 관측법

GJ 3378b는 지구에서 볼 때 모항성 앞을 가로지르지 않는 궤도를 돌기 때문에, 별빛이 살짝 어두워지는 순간을 포착하는 '통과(트랜싯) 관측법'으로는 찾을 수 없었다. 대신 연구팀은 '시선속도(도플러) 방법'을 사용했다. 행성과 별은 서로의 중력으로 끌어당기기 때문에, 행성이 별 주위를 돌면 별도 아주 미세하게 흔들린다.

이때 별빛의 파장이 늘어났다 줄어드는 도플러 효과가 나타나는데, 이 미묘한 변화를 정밀하게 측정하면 눈에 보이지 않는 행성의 존재와 질량을 역으로 계산해 낼 수 있다. 이번 재관측에는 미국 키트피크 국립천문대의 3.5m 윈(WIYN) 망원경을 포함한 두 대의 대형 망원경이 동원됐다. 별의 미세한 흔들림을 수년에 걸쳐 끈질기게 추적한 끝에 행성의 진짜 모습이 드러난 것이다. 이는 첨단 우주망원경 못지않게, 지상의 관측 장비와 오랜 데이터 축적이 여전히 강력한 무기임을 보여 준 사례이기도 하다.

'생명체 거주 가능 영역'에 있지만… 적색왜성의 딜레마

로버트슨 교수는 "GJ 3378b는 지구가 태양으로부터 받는 복사 에너지의 약 90%를 모항성으로부터 받고 있어, 생명체가 살기에 최적의 위치에 있다"고 밝혔다. 즉 이 행성은 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 '생명체 거주 가능 영역(골디락스 존)'에 놓여 있다는 것이다. 너무 뜨겁지도, 너무 차갑지도 않아 물이 증발하거나 얼어붙지 않는 절묘한 거리다.

다만 넘어야 할 산도 분명하다. 모항성인 적색왜성은 크기는 작지만 종종 강력한 항성풍과 유해한 방사선을 뿜어내는 것으로 악명이 높다. 이 방사선이 오랜 세월에 걸쳐 행성의 대기를 통째로 벗겨 냈을 가능성이 있다. 대기가 없다면 표면에 물이 고이기 어렵고, 온도를 안정적으로 유지하기도 힘들어 생명체가 살아남기가 훨씬 어려워진다. 결국 'GJ 3378b에 지금도 대기가 남아 있는가'가 이 행성의 운명을 가를 핵심 질문으로 떠올랐다.

남은 숙제 — 2040년 차세대 망원경을 기다리며

문제는 현재 기술로는 이 질문에 곧바로 답하기 어렵다는 점이다. 제임스웹 우주망원경(JWST)은 그동안 트래피스트-1 같은 적색왜성계의 암석형 행성 대기를 분석해 왔지만, 이는 행성이 별 앞을 지날 때 대기가 별빛을 흡수하는 '통과 분광법'에 기댄 방식이었다. 앞서 언급했듯 GJ 3378b는 지구에서 볼 때 별 앞을 통과하지 않기 때문에, JWST로도 대기를 직접 들여다보기가 쉽지 않다.

천문학자들은 결국 2040년 발사를 목표로 개발 중인 NASA의 차세대 우주망원경 '거주 가능 세계 관측소(HWO·Habitable Worlds Observatory)'의 등장을 기다려야 할 것으로 보인다. 텍사스대 오스틴 캠퍼스의 천문학자 마이클 엔들은 "우리의 궁극적 목표는 외계 생명체의 흔적을 찾는 것이며, 우주에 우리만 존재하는지 알고 싶어 한다"며 "가장 가까운 별들부터 조사하는 이번 발견은 우주 이웃의 지도를 완성하는 데 한 걸음 더 다가가게 해 줄 것"이라고 말했다. 25광년 밖 붉은 별 곁의 이 작은 암석 행성이, 어쩌면 '지구는 외롭지 않다'는 답을 조용히 품고 있을지도 모른다.

📘 English Summary

Astronomers are spotlighting GJ 3378b, a rocky "super-Earth" orbiting a faint red dwarf just 25 light-years from Earth. First found in 2024 and thought to be a mini-Neptune of about 5.26 Earth masses, a careful reanalysis by a UC Irvine team using the radial-velocity (Doppler) method revised its mass to only 2.3 Earth masses and its orbital period to 21 days. That places it within the habitable zone, receiving roughly 90% of the sunlight Earth gets. The catch is its red-dwarf host, whose radiation may have stripped the planet's atmosphere. Because GJ 3378b does not transit its star, confirming whether it still has an atmosphere will likely require NASA's Habitable Worlds Observatory, planned for launch around 2040.