태양계로부터 33광년 이내에 있는 태양계 외 행성을 탐사해 인류가 거주 가능할지도 모르는 행성을 찾는 프로젝트가 중국과학원을 중심으로 하는 연구팀에 의해 제안되고 있다. CHES(Closeby Habitable Exoplanet Survey)라고 명명한 이 프로젝트에서 우주 망원경을 이용해 100개 항성을 조사해 이들을 주회하는 행성을 찾아내는 것이다.
태양계 외 행성 탐사는 천문학에 있어 중요한 영역 중 하나이며 현재 5,035개 태양계 외 행성이 확인되고 있지만 스스로 빛을 발하는 항성과 달리 빛을 발하지 않는 행성을 멀리 떨어진 태양계에서 탐사하는 건 어려운 과제다. 따라서 중국과학원 자금산천문대 연구팀은 우주망원경을 발사해 비교적 태양계에 가까운 거주 가능한 태양계 외 행성을 탐사하는 프로젝트인 CHES를 제안하고 있다.
보통 태양계 외 행성 탐사에 사용되고 있는 건 주성 전면을 태양계 외 행성이 횡단할 때 생기는 광도 변화로부터 행성 존재를 확인하는 성면횡단관측법(transit method)이다. 하지만 성면횡단관측법은 태양계 외 행성이 주성 앞을 횡단하지 않으면 관측할 수 없고 태양계 외 행성에 대해 검출할 수 있는 것도 정보도 한정된다.
한편 CHES에서 사용되는 건 초고정밀도 천문측정학(astrometry)이라는 수법이다. 이 방법은 먼저 관측하는 천구에서 기준이 되는 복수 천체에 대해 절대 위치를 측정하고 타깃이 되는 항성에 대한 상대적 위치를 관측한다. 항성 위치는 공전하는 행성 중력에 의해 미묘한 편차가 발생하기 때문에 이 상대적 위치 편차로부터 공전하는 행성 궤도나 질량을 정확하게 측정하는 게 가능하다.
태양계로부터 32.6광년 떨어진 위치에 있는 태양형 항성을 태양에 대한 지구와 같은 거리, 질량으로 주회하는 행성이 있는 경우 항성 궤도는 0.3마이크로초각 불균일이 생기지만 CHES가 사용하는 초고정도 상대 천문측정학적 방법은 6∼8개 기준별에 대한 타깃이 되는 항성에 대한 상대적 위치를 측정해 이런 미묘한 궤도 변화를 검출할 수 있다는 주장이다.
CHES는 천체 위치를 정확하게 측정하기 위해 모자이크 CCD 디바이스와 레이저 측정 기술을 탑재한 1.2m 구경 광학 우주 망원경을 태양과 지구 사이에서 중력적으로 안정적인 라그랑주점을 주회하는 헤일로 궤도(halo orbit)에 발사할 계획이다.
헤일로 궤도는 지구 세차 운동이나 대기 영향을 받지 않고 열방사 환경도 비교적 안정되어 있어 연료 소비를 억제해 장시간 우주 망원경을 동작시키는 게 가능하다고 한다. CHES에선 우주 망원경으로 태양계에 비교적 가까운 100개 항성을 5년간 지속적으로 관찰해 지구와 비슷한 크기와 궤도를 가진 행성과 지구 수 배 질량을 가진 슈퍼어스를 50개 찾을 것으로 예상된다.
거주 가능한 행성 탐사에 천문 측정학을 이용하려면 전례 없는 관측 정밀도를 달성할 필요가 있다고 한다. 지금까지 CHES 실행 가능성에 관한 예비 조사는 중국 다양한 연구 기관에 의해 이뤄지고 있으며 프로젝트 실시에 있어선 전 세계 천문학자에게 연구 참여를 호소하고 있다. 자금 조달에 관한 결정은 2022년 6월 이뤄질 전망이며 제대로 진행되면 2026년 우주 망원경 발사를 목표로 움직이기 시작한다는 것이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.