이 아티스트의 컨셉은 PSR J2322-2650b(왼쪽)라고 불리는 외계 행성이 빠르게 회전하는 펄서 주위를 공전하는 모습을 보여줍니다. 크레딧:NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford(STScI) NASA의 제임스 웹 우주 망원경을 사용하는 천문학자들은 평범하지 않은 외계 행성을 발견했습니다. 연구팀은 수증기나 메탄이 아닌 분자 탄소가 지배하는 대기로 둘러싸인 근처 펄서에 의해 레몬 모양으로 뻗어 있는 목성 질량 세계를 발견했습니다.
PSR J2322-2650b라는 이름의 이 물체는 죽은 별 호스트를 맹렬한 7.8시간 동안 돌고 있습니다. 너무 가까워서 궤도 범위는 약 백만 마일에 불과합니다.
연구자들은 지구의 적외선 스펙트럼에서 탄소 분자, 특히 C2와 C3의 특징을 보고합니다. 이 조합은 조사된 다른 행성 대기에서는 볼 수 없습니다. 그 결과는 화학적으로 너무 일방적이어서 거대 가스 행성과 펄서 궤도를 도는 전형적인 "블랙 위도우" 시스템에 대한 표준 형성 이야기를 배제하는 것처럼 보입니다.
PSR J2322-2650 시스템에서 펄서의 방사선은 대부분 고에너지(감마선 및 입자)입니다. 즉, Webb은 가시광선 및 적외선에서 빛나는 일반 별을 보는 방식으로 펄서를 '보지' 않습니다.
여기서는 그 이상한 점이 장점으로 변합니다. 대부분의 외계 행성 시스템에서 별은 행성의 신호를 압도하므로 천문학자들은 짧은 이동 중에 희미한 대기 지문을 찾아내야 합니다. 하지만 이번 최신 발견에서 연구자들은 행성의 전체 궤도에 걸친 적외선 방출 변화를 관찰하고 일반적으로 가능한 것보다 더 깨끗한 스펙트럼을 추출할 수 있습니다.
극한 궤도
지구-태양 거리의 약 1%에서 행성은 펄서의 중력에 의해 조석 왜곡을 일으키며, 모델에 따르면 목성 질량체를 둥글게 빼내 길쭉한 "레몬" 모양으로 끌어당기는 것으로 나타났습니다.
천체물리학 저널 레터스에 게재된 이 연구의 수석 조사관인 시카고 대학의 마이클 장(Michael Zhang)은 "행성은 완전히 기괴한 별, 즉 태양의 질량이지만 도시 크기만 한 별의 궤도를 돌고 있습니다."라고 말했습니다. .
“이것은 지금까지 누구도 본 적이 없는 새로운 유형의 행성 대기입니다.”
Webb이 포착한 것은 행성의 실루엣보다 더 이상합니다. 수증기, 이산화탄소, 메탄 등 뜨거운 거대 외계 행성에서 흔히 발견되는 익숙한 분자 형태 대신 이 스펙트럼은 C2 및 C3 분자 탄소를 보여줍니다.
그것은 화학적으로 큰 문제입니다. 밤의 가장 추운 부분에서 대략 화씨 1,200도(섭씨 약 650도), 낮의 가장 더운 부분에서 화씨 약 3,700도(섭씨 2,040도)까지 추정되는 행성의 온도에서 탄소는 열심히 반응합니다.
산소나 질소를 쉽게 이용할 수 있다면 탄소는 이들과 결합하여 자유 탄소 분자로 남아 있는 대신 다른 화합물을 형성하는 경향이 있습니다. 풍부한 분자탄소의 존재는 대기에 산소와 질소가 극도로 고갈되어 있음을 나타냅니다.
Zhang은 “이렇게 극도로 탄소가 풍부한 구성을 어떻게 얻는지 상상하기가 매우 어렵습니다.”라고 말했습니다. “알려진 모든 형성 메커니즘을 배제하는 것 같습니다.”
이 연구는 또한 이 행성이 궤도를 가로지르는 적외선 밝기의 변화로 인해 강한 서풍이 불고 있는 것으로 추정되는 "바람이 부는" 행성이라고 설명합니다. 이는 한쪽이 집중적으로 조사되는 동안 8시간 이내에 주 주위를 경주해야 하는 세계에서 기대할 수 있는 일종의 글로벌 규모 순환입니다.
이것이 행성의 보석이 될 수 있을까요?
이 아티스트의 컨셉은 외계 행성 PSR J2322-2650b가 어떤 모습일지 보여줍니다. 궤도를 도는 훨씬 더 무거운 펄서의 중력이 목성 질량 세계를 이 기괴한 레몬 모양으로 끌어당기고 있습니다. 그림:NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford(STScI) 흥미로운 점 중 하나는 지구의 탄소가 풍부한 화학이 압력과 온도에 기반을 두고 있다는 것입니다. 그러한 대기의 탄소는 그을음 같은 에어로졸(상층에서 구름처럼 작용할 수 있는 작은 입자)을 형성할 수 있습니다. 더 깊은 곳에서는 분쇄 압력을 받으면 탄소가 결정 형태로 변할 수 있습니다. 연구원들은 깊은 곳에서 탄소 응축이…기다릴 수 있고…다이아몬드를 생산할 수 있다고 지적합니다.
그렇다고 해서 천문학자들이 직접적으로 보석을 손에 쥐고 있다는 의미에서 “다이아몬드를 발견”했다는 의미는 아닙니다. 이는 Webb의 스펙트럼에서 유추된 화학 물질 목록이 다이아몬드 형성을 행성 내부 물리학의 그럴듯한 결과로 만든다는 것을 의미합니다. 모델이 개선되고 더 많은 데이터가 도착함에 따라 또 다른 스레드를 끌어야 합니다.
Zhang은 “이렇게 극도로 탄소가 풍부한 구성을 어떻게 얻는지 상상하기가 매우 어렵습니다.”라고 말했습니다. “알려진 모든 형성 메커니즘을 배제하는 것 같습니다.”
이야기의 가장 어려운 부분은 조석이 어떻게 가까운 행성을 확장하는지 설명하는 것이 아닙니다. 알려진 카테고리에 속하지 않는 것처럼 보이는 대기를 지닌 펄서 주변의 목성 질량 동반자를 어떻게 만나게 되는지 설명하고 있습니다.
NASA는 알려진 대략 6,000개의 외계 행성 중 단지 소수의 궤도 펄서만이 있으며, PSR J2322-2650b는 펄서 궤도를 도는 동안 질량, 반경 및 온도 측면에서 진정으로 "뜨거운 목성과 같은" 것으로 묘사된 유일한 행성이라고 지적합니다. 따라서 천문학자들은 기본적으로 하나의 표본 크기로 작업하고 있습니다.
이 발견은 감동적인 그림이며 그것이 가치 있는 이유를 강조합니다. 그것은 단지 새로운 대기 성분 목록이 아닙니다. 폭력적인 환경에서 행성과 행성과 유사한 잔해가 어떻게 진화하는지 모델에 대한 스트레스 테스트입니다.
