쉽게 말하면 외계행성을 직접 보는 것은 수백 km 밖 등대 옆에 앉은 반딧불이 한 마리를 찾는 것과 같습니다. 너무 어둡고 등대 불빛에 완전히 묻혀 있죠. 그래서 천문학자들은 반딧불이 대신, 등대 불빛이 아주 살짝 어두워지거나 흔들리는 것을 잡아냅니다 — 반딧불이가 앞을 지나가거나 등대를 아주 미세하게 잡아당길 때 말입니다.

§2첫 번째 사냥법 — 트랜싯(통과)

행성이 우리 시선 방향에서 별 앞을 가로질러 지나가면, 별빛의 일부가 잠깐 가려져 별이 아주 살짝 어두워집니다. 이 미세한 밝기 감소를 시간에 따라 그린 것이 광도곡선(light curve)이고, 행성이 지날 때마다 곡선에 U자 모양의 "딥(dip)"이 규칙적으로 나타납니다. 지구만 한 행성이 태양 앞을 지날 때 별빛은 겨우 0.01%가량 어두워집니다 — 그 미세한 깜빡임을 잡아내는 것이 트랜싯 방법입니다. 딥이 얼마나 깊은가는 행성이 별에 비해 얼마나 큰지를, 딥이 얼마 간격으로 반복되는가는 공전 주기를 알려줍니다.

§3두 번째 사냥법 — 시선속도(도플러)

행성이 별을 도는 것이 아니라, 사실 별과 행성이 공통의 질량중심을 함께 돕니다. 무거운 별은 아주 조금, 그러나 분명히 흔들리죠. 별이 우리 쪽으로 다가올 때는 별빛 스펙트럼이 짧은 파장 쪽(청색편이)으로, 멀어질 때는 긴 파장 쪽(적색편이)으로 주기적으로 밀립니다. 이 흔들림의 속도(시선속도)가 그리는 사인파의 크기로 행성의 최소 질량을 추정합니다. 51 Pegasi b도 바로 이 방법으로 발견됐습니다. 트랜싯이 행성의 크기를 준다면, 시선속도는 행성의 질량을 줍니다 — 둘을 합치면 밀도, 즉 바위인지 가스인지까지 알 수 있죠.

§4생명이 살 만한 곳, 그리고 대기를 읽다

발견된 행성이 별에서 물이 액체로 존재할 만큼 적당히 따뜻한 거리 — 너무 뜨겁지도 차갑지도 않은 거주가능 영역(habitable zone) — 에 있다면 특히 주목받습니다. 케플러 망원경(2009)과 TESS(2018)는 수많은 별을 동시에 감시하며 트랜싯으로 5,000개가 넘는 행성을 찾아냈습니다. 나아가 제임스 웹 우주망원경(JWST)은 트랜싯 순간 행성 대기를 통과한 별빛을 스펙트럼으로 분해해, 그 대기에 어떤 분자(물·이산화탄소 등)가 있는지 읽어냅니다. 만약 생명 활동으로만 설명되는 기체 조합(바이오시그니처)이 발견된다면 역사적 사건이 되겠지만 — 아직 그런 확정은 없습니다.