외계 행성 지질학 분석을 위한 제임스 웹 망원경

옛날에는 지질학을 하고 싶으면 가서 멋진 노두를 찾아 자세히 연구해야 했습니다. 하지만 이제 제임스 웹 망원경은 몇 광년 떨어진 태양계 행성의 지질학적 다양성을 연구하는 데 사용될 것입니다.

최근 몇 년 동안 가장 흥미로운 과학 프로젝트 중 하나인 제임스 웹 우주 망원경이 곧 가동될 예정입니다. 음, 기술적으로는 이미 켜져 있지만 거의 완전히 보정되어 작동 준비가 완료되었습니다. 첫 번째 목표는 55 Cancri e와 LHS 3844라는 다소 촌스러운 이름을 가진 두 개의 암석 행성입니다.

하지만 이름은 흥미롭지 않을 수도 있지만 행성 자체는 흥미롭습니다.

불타는 지질학

게자리 55e(55 Cancri e)는 태양과 같은 별을 공전하는 암석 외행성입니다. 지름은 지구보다 약 2배, 질량은 8.63배로 표면이 녹아 있는 이른바 '슈퍼지구'다.

그러나 게자리 55 e는 지구가 태양에 비해 별에 훨씬 더 가깝습니다. 행성이 "1년"(별 주위를 한 바퀴 도는 것)을 완료하는 데는 단 18시간이 걸립니다. 행성과 별 사이의 거리는 수성과 태양 사이의 거리의 5분의 1에 불과합니다.

연구자들은 게자리 55 e가 별에 너무 가깝기 때문에 달이 지구에 있는 것처럼 조석 고정되어 있어야 한다고 생각했습니다. 즉, 별은 행성의 한 부분만 "볼" 것입니다. 즉, 그곳은 영원한 낮이 되는 반면, 다른 부분은 더 차갑고 어둠에 가려져 있을 것입니다. 하지만 그렇지 않은 것 같습니다.

NASA 스피처 우주망원경의 관측에 따르면 하루 동안 감지되는 총 열량은 다양하며, 가장 뜨거운 부분은 별을 바라보는 쪽이 아니라는 사실이 밝혀졌습니다.

행성이 조석 잠금 상태일 가능성은 여전히 존재하며, 이 경우 행성에 대기가 있다면 관측 결과를 설명할 수 있지만 연구자들은 대기가 무엇으로 만들어졌는지 확신하지 못합니다.

Webb의 근적외선 카메라(NIRCam)와 중적외선 장비(MIRI)를 사용하여 행성 낮 쪽의 열 방출 스펙트럼을 포착할 팀을 이끄는 남부 캘리포니아에 있는 NASA 제트 추진 연구소의 Renyu Hu는 "55 Cancri e는 산소나 질소가 지배하는 두꺼운 대기를 가질 수 있습니다."라고 설명했습니다. Hu는 "만약 대기가 있다면 [Webb]는 그것을 감지하고 그것이 무엇으로 만들어졌는지 결정할 수 있는 감도와 파장 범위를 가지고 있습니다"라고 덧붙였습니다.

또 다른 설명은 행성이 수성과 마찬가지로 두 개의 궤도마다 세 번 회전한다는 것입니다(3:2 공명이라고 함).

"그것은 행성의 가장 뜨거운 부분이 이동하는 이유를 설명할 수 있습니다." 행성을 연구하는 다른 팀을 이끌고 있는 스톡홀름 대학의 연구원 Alexis Brandeker의 설명입니다. "지구와 마찬가지로 표면이 뜨거워지는 데 시간이 걸립니다. 하루 중 가장 더운 시간은 정오가 아니라 오후입니다."

연구자들은 이러한 옵션을 더 자세히 탐색하고 이 이국적인 뜨거운 슈퍼지구에 대해 최대한 많은 것을 알아내고 싶어합니다.

뜨거우면서도 다른 행성

한편, LHS 3844 b는 게자리 55 e처럼 별에 매우 가까운 궤도를 돌고 있지만 별은 훨씬 작습니다. 그 결과 표면이 녹을 만큼 온도가 높지 않습니다.

이 행성은 알베도가 낮아서 달이나 수성처럼 표면이 더 어둡다는 것을 의미합니다. 하지만 가장 흥미로운 점은 분위기가 부족하다는 것입니다. 방해하는 분위기가 없다는 것은 연구자들이 이를 더 직접적으로 조사할 수 있다는 것을 의미합니다.

행성에 대기가 없는 이유도 불분명합니다. 이는 물, 암모니아 또는 이산화탄소와 같은 휘발성 물질이 존재할 수 있고 대기에 기여할 수 있는 소위 "설선"을 넘어 행성이 형성된 방식 때문일 수 있습니다. 그러나 이는 대재앙적인 영향으로 인한 것일 수도 있습니다.

이와 같은 행성을 전례 없이 자세하게 조사할 수 있다는 것은 흥미로운 일이며 제임스 웹 우주 망원경은 아마도 우리가 상상하는 것보다 더 많은 방법으로 우주에 대한 이해를 향상시킬 수 있습니다. 수십 년간의 계획과 작업 끝에 마침내 실현되었습니다. 다음은 55 Cancri e 및 LHS 3844입니다.