프록시마 센타우리 d

프록시마 센타우리 d는 어떻게 행성으로 확인됐을까?

프록시마 센타우리 d는 사진이나 별빛을 가리는 모습으로 발견된 행성이 아니다. 행성의 중력이 별을 앞뒤로 조금씩 흔들 때 생기는 별빛의 변화를 통해 찾았다. 2022년 가시광선 관측에서 약 5.12일마다 되풀이되는 변화가 발견됐고, 2025년에는 근적외선을 보는 다른 장비에서도 같은 주기가 나타났다. 서로 다른 시기와 장비에서 같은 결과가 나온 뒤 프록시마 d는 확정 행성으로 분류됐다.

초속 39cm는 프록시마 d가 궤도를 도는 속도가 아니다. 행성의 중력 때문에 프록시마 센타우리가 지구 쪽으로 다가왔다가 멀어질 때, 별의 속도가 한쪽 방향으로 최대 초속 약 39cm만큼 변한다는 뜻이다. 걷는 사람보다 훨씬 느린 이 움직임을 별빛의 미세한 색 변화로 잰 것이다.

약 5.12일 프록시마 d가 별을 한 바퀴 도는 시간
초속 약 39cm 행성이 아니라 별에서 측정한 최대 속도 변화
지구의 약 0.26배 관측으로 알 수 있는 가장 작은 질량
약 431만km 별과 행성 사이의 평균 거리

처음 발견됐을 때는 왜 후보였을까?

칠레의 초거대망원경에 설치된 ESPRESSO 장비는 2019년부터 2021년까지 99개 밤에 프록시마 센타우리의 별빛 자료 117개를 모았다. 원래 목적 가운데 하나는 이미 알려진 프록시마 b의 신호를 더 정확히 재는 일이었다. 연구진이 자료를 분석하자 b의 약 11.2일 주기와는 별개로 약 5.12일마다 반복되는 변화가 나타났다.

이 변화를 행성이 만든 것으로 보면 질량은 최소 지구의 약 0.26배이고, 별과의 거리는 약 431만km다. 하지만 신호가 매우 작았고 한 장비의 자료에 주로 의존했기 때문에, 2022년 논문은 곧바로 확정 행성이라고 하지 않고 ‘행성 후보’라고 발표했다. 행성의 값을 계산할 수 있어도 그 변화의 원인이 정말 행성인지는 따로 확인해야 하기 때문이다.

별의 활동과 행성 신호는 어떻게 구분할까?

프록시마 센타우리는 표면의 흑점과 밝은 영역이 계속 바뀌고 플레어도 자주 일으키는 적색왜성이다. 별이 자전하면 이런 영역이 우리 쪽에 보이는 위치도 달라져 별빛의 색이 조금씩 변한다. 이 변화는 별 전체가 실제로 움직인 것처럼 보일 수 있다. 측정 장비의 미세한 변화와 지구 대기가 별빛에 남기는 흔적도 초속 수십cm의 작은 움직임을 잴 때는 함께 살펴야 한다.

2022년 연구진은 별의 밝기와 자기 활동을 함께 살피고, 약 90일인 자전 주기와 오랜 시간에 걸친 변화도 계산에 넣었다. 그 뒤에도 5.12일 신호는 남았다. 행성이 있을 가능성은 커졌지만, 계산 방법 하나에만 기대지 않으려면 다른 장비와 다른 종류의 빛에서도 같은 주기를 찾아야 했다.

다른 장비에서는 어떤 신호가 나타났을까?

NIRPS 연구진은 159개 밤에 얻은 근적외선 자료 420개를 분석하고 기존 가시광선 자료와 비교했다. 흑점과 밝은 영역이 별빛에 남기는 영향은 관측하는 빛의 종류에 따라 달라질 수 있다. 반면 행성이 별 전체를 움직인다면 가시광선과 근적외선 모두에서 같은 주기의 변화가 나타나야 한다.

2025년에 공개된 분석에서는 근적외선 자료에서도 약 5.12일 신호가 나타났다. 처음 관측과 시기·장비·빛의 종류가 달랐는데도 같은 주기가 나온 것이다. 현재 NASA의 외계행성 목록은 프록시마 d를 확정 행성으로 소개한다. ‘확정’은 작은 신호가 커졌다는 뜻이 아니다. 다른 원인보다 행성으로 설명하는 편이 관측 결과에 더 잘 맞는다는 판정이다.

프록시마 d를 확인한 근거는 초속 39cm라는 숫자 하나가 아니다. 서로 다른 시기·장비·파장에서 같은 5.12일 주기가 반복됐다는 점이다.

프록시마 d에 관해 무엇이 확인됐을까?

별이 지구 쪽이나 반대쪽으로 움직이는 속도만으로는 행성 궤도가 우리 눈에 얼마나 기울어져 있는지 알 수 없다. 그래서 지구의 약 0.26배라는 값은 가능한 질량 가운데 가장 작은 값이다. 궤도가 많이 기울어져 있다면 실제 질량은 이보다 클 수 있다.

프록시마 d가 별 앞을 지나갈 확률은 약 2%로 계산됐으며, 지금까지 그런 모습은 확인되지 않았다. 따라서 별빛을 얼마나 가리는지로 크기를 잴 수 없고, 질량을 부피로 나눈 평균밀도도 모른다. 주로 암석으로 이루어졌는지, 대기가 있는지, 표면이 어떤 상태인지도 확인되지 않았다. 페이지의 행성 이미지는 최소질량과 가능한 물질 구성을 바탕으로 만든 그림이지 실제 사진이 아니다.

프록시마 d의 계산 온도는 무엇을 뜻할까?

프록시마 d는 프록시마 b보다 별에 가깝고, 거주가능지대로 분류되는 범위보다도 별 쪽에 더 붙어 돈다. 그래서 b보다 훨씬 강한 별빛을 받는다. 외계행성 자료에 나온 약 282K는 별빛을 얼마나 반사하고 열이 어떻게 퍼지는지를 미리 정해 계산한 비교용 온도다. 이런 값을 평형온도라고 한다.

실제 표면 온도는 대기가 있는지, 기압과 기체의 종류·구름이 어떤지, 낮의 열이 밤으로 얼마나 옮겨지는지에 따라 크게 달라질 수 있다. 프록시마 센타우리의 플레어와 강한 자외선·X선도 대기가 있다면 그 양과 기체 성분을 바꿀 수 있다. 아직 대기를 발견하지 못했기 때문에 표면이 얼마나 뜨거운지, 어떤 환경인지는 알 수 없다.

공전 주기·궤도 거리·별의 속도 변화는 관측으로 구했다. 최소질량은 궤도 기울기를 모른 채 계산한 값이고, 평형온도는 별빛 반사와 열의 이동 방식을 미리 정해 놓고 계산한 값이다. 크기·밀도·대기·표면은 아직 측정되지 않았다.

2019–2021년 ESPRESSO가 99개 밤에 얻은 별빛 자료 117개에서 약 5.12일 신호를 찾았다.
2022년 별 활동을 보정한 뒤에도 신호가 남아 프록시마 d가 행성 후보로 발표됐다.
2025년 NIRPS가 159개 밤에 얻은 근적외선 자료 420개에서 같은 주기를 다시 확인했다.
현재 행성의 존재는 확인됐지만 크기·주요 물질·대기·표면은 아직 모른다.

프록시마 d에 관해 무엇을 더 알아내야 할까?

별의 앞뒤 움직임을 오랫동안 더 정확히 재면 5.12일 신호와 궤도를 자세히 알 수 있고, 흑점·플레어가 만든 변화도 더 잘 가려낼 수 있다. 별이 하늘에서 좌우로 얼마나 움직이는지까지 잴 수 있다면 행성 궤도의 기울기와 실제 질량의 범위도 좁힐 수 있다. 다만 움직임이 매우 작아 측정하기 어렵다.

프록시마 d는 별에 매우 가까워 하늘에서도 거의 붙어 보이고, 행성 자체는 별보다 훨씬 어둡다. 별빛에서 행성의 빛을 따로 떼어 표면이 반사한 빛이나 행성이 내는 열을 분석하는 일은 아직 매우 어렵다. 현재 가장 확실히 말할 수 있는 것은 초속 39cm에 불과한 별의 움직임이 여러 자료에서 같은 5.12일 주기로 나타났다는 사실이다. 이것이 프록시마 d를 행성으로 확인한 근거다.