57광년 떨어진 우주에서 10년 넘게 천문학자들의 궁금증을 자아냈던 ‘분홍 행성’의 비밀이 마침내 풀렸다. 제임스 웹 우주망원경이 이 천체를 둘러싼 대기에서 소금으로 이루어진 구름을 처음 확인하면서 차갑고 희미한 외계 천체의 대기를 연구하는 새로운 길이 열렸다.
‘분홍 행성’을 감싼 소금 구름의 정체
미국 노스웨스턴대학교 연구진은 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 이용해 ‘분홍 행성’으로 불리는 천체 ‘GJ 504 b’의 대기를 분석한 결과를 발표했다.
지구에서 약 57광년 떨어진 GJ 504 b는 2013년 처음 발견됐다. 희미한 분홍빛을 띠는 것으로 유명하지만 실제 행성인지, 아니면 갈색왜성과 비슷한 천체인지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 질량은 목성의 약 25배로 거대 행성과 갈색왜성의 경계에 위치해 있어 연구진은 ‘행성 질량 동반천체’로 분류하고 있다.
이 분홍 행성이 주목받는 또 다른 이유는 매우 낮은 온도다. 직접 촬영된 대부분의 외계행성은 섭씨 540~1천90도 정도로 매우 뜨겁지만, GJ 504 b의 대기 온도는 약 290도로 빵을 굽는 오븐 내부와 비슷한 수준이다. 연구진은 나이가 25억~40억 년에 이르러 오랜 시간 냉각된 결과로 보고 있다.
지금까지는 너무 어두워 지상 망원경으로는 대기를 자세히 분석하기 어려웠지만, JWST는 약 2시간의 관측만으로 천체의 스펙트럼을 확보하는 데 성공했다.
분석 결과 대기에는 수증기와 메탄, 이산화탄소, 암모니아 등이 존재했으며, 무엇보다 소금 구름이 포함돼 있다는 직접적인 증거가 처음 확인됐다. 이는 연구자들이 15여 년 전부터 제기해 온 예측을 실제 관측으로 입증한 첫 사례다.
차갑고 희미한 외계행성 연구 새 시대 열리나
연구진은 처음에는 기존 대기 모델로 관측 결과를 설명하지 못했다. 그러나 소금 구름을 추가한 뒤 모든 데이터가 자연스럽게 일치했다.
소금 구름이 대기 깊은 곳에서 올라오는 빛을 가려 분자의 신호를 변화시키고 있었던 것이다. 연구진은 세 종류의 구름을 비교한 결과 소금 구름이 실제 관측값과 가장 잘 맞았다고 설명했다.
또한 스펙트럼 분석에서는 천문학에서 ‘금속’이라 부르는 무거운 원소의 비율도 높은 것으로 나타났다. 다만 이 천체가 거대 행성 형성 과정을 거쳤는지, 아니면 작은 별처럼 탄생했는지는 여전히 밝혀지지 않았다.
연구진은 이번 분석 기법이 앞으로 차갑고 희미한 외계행성 연구에 폭넓게 활용될 것으로 기대했다. 특히 목성의 암모니아 구름처럼 지금까지 직접 연구하기 어려웠던 대기 구조를 이해하는 데에도 중요한 단서를 제공할 수 있을 것으로 전망했다.
한 연구 참가자는 “이번 연구는 소금 구름이 천체의 스펙트럼을 이해하는 핵심 요소라는 사실을 처음 보여줬다”며 “앞으로 차가운 외계천체의 대기를 분석할 때 구름의 역할을 반드시 고려해야 한다”고 말했다.
성치훈 기자 / hello@sciencewave.kr
출처: ScienceDaily, “James Webb uncovers exotic salt clouds on a mysterious pink world”
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