나사의 스피처 우주 망원경과 케플러 우주 망원경의 데이터를 이용해서 최초로 외계 행성의 구름 지도를 만드는 데 성공했다고 합니다. 나사의 제트 추진 연구소가 낸 보도 자료에 의하면 외계 행성 케플러-7b (Kepler - 7b) 는 행성의 서쪽에는 짙은 구름이 존재하는 반면 동쪽은 구름없이 맑은 상태라고 합니다.
(케플러 -7b (왼쪽) 과 목성 (오른쪽). 서쪽에는 구름이 있고 동쪽에는 맑은 하늘을 유지 Kepler-7b (left), which is 1.5 times the radius of Jupiter (right), is the first exoplanet to have its clouds mapped. The cloud map was produced using data from NASA's Kepler and Spitzer space telescopes. Image credit: NASA/JPL-Caltech/MIT )
케플러-7b 의 존재는 케플러 우주 망원경이 첫 활약을 시작한 2010 년에 알려졌습니다. 즉 첫번째 발견된 다섯번째 외계 행성 중 하나입니다. 어미별인 케플러-7 은 거문고 자리에 위치한 별로 태양보다 35% 정도 무겁고 84% 정도 더 지름이 큰 주계열성입니다. 나이는 35 억년 정도 된 것으로 보이며 표면 유효 온도는 5933K 정도입니다. 겉보기 등급은 13.3 으로 절대 맨눈으로는 보기 힘든 별입니다.
그런데 이 케플러-7 의 바로 인접해서 공전하는 거대한 행성이 존재합니다. 뜨거운 목성형 행성인 케플러-7b 는 불과 0.06 AU (약 900 만 km) 에 불과한 거리에서 모성 주변을 공전합니다. 따라서 공전 주기도 4.89 일 정도에 불과합니다. 질량은 목성의 43% 수준에 불과하지만 모성 주위를 가까이 공전하는 덕분에 표면 온도는 1540K 혹은 적어도 1100 - 1300K 사이가 될 것으로 예상됩니다. 즉 대략 섭씨 1000 도 이상이라고 생각하면 되겠습니다. 이 거대 가스 행성은 크게 부풀어 오른 덕이 지름은 목성의 1.478 배에 달하며 밀도는 0.166 g/㎤ 정도입니다.
적당히 큰 모성과 적당히 큰 행성이 가까운 거리에서 공전하기 때문에 이 외계 행성은 아주 발견하기 쉬웠습니다. 이전에 여러 차례 언급한 것 처럼 케플러 우주 망원경은 밝은 헤드라이트 앞에 나비가 지나가면서 밝기가 살짝 어두워지는 것을 관측해서 외계 행성의 존재를 알아챌 수 있습니다. 이 경우에는 꽤 큰 외계 행성이 아주 가까이를 지나므로 쉽게 관측이 가능합니다.
그런데 케플러-7b의 관측 데이터를 확인하던 과학자들은 전혀 뜻밖의 사실을 발견했습니다. 즉 밝기 변화가 약간 이상했던 것입니다. 케플러-7b 는 다른 외계 행성보다 더 많은 빛을 반사하고 있었는데 이는 행성의 대기에 구름이 있어 빛을 반사한다면 설명이 가능한 변화였습니다. 그리고 이 밝기는 서쪽이 더 큰 것으로 판단되었습니다. 다만 이것 자체가 구름을 가졌다는 결정적인 증거라곤 할 수 없었습니다.
이 미스테리에 대한 해답은 스피처 우주 망원경이 내놨습니다. 스피처 우주 망원경 데이터는 행성이 서쪽 반구의 밝은 점들이 모항성의 빛들을 반사하는 대기 상층부의 구름 때문이라는 추정을 지지했습니다. 이 관측 결과를 봤을 때 과학자들은 행성의 서쪽에는 거대한 구름이 존재하며 동쪽의 경우에는 맑은 하늘을 유지하는 것으로 분석했습니다. 나사의 케플러 미션 과학자인 토마스 바클레이 ( Thomas Barclay, Kepler scientist at NASA's Ames Research Center) 는 '지구와는 달리 이 행성의 구름 패턴은 시간이 지나면서 변하지 않는 것으로 보인다. 이것은 매우 안정적인 기후이다' 라고 언급했습니다.
사실 왜 이런 독특한 기후를 지니고 있는지는 알 수 없지만 아무튼 사상 최초로 외계 행성의 구름의 과학적 증거를 포착한 것 하나만으로도 가치가 있다고 할 수 있습니다. 사실 우리가 외계 행성의 구름을 간접적인 현상이 아니라 (예를 들어 모항성의 빛을 반사) 직접 이미지를 포착하기는 대단히 어려운 일입니다. 하지만 이렇게 간접적인 방식으로 알아낼 수 있다면 앞으로 외계 행성에 대한 우리의 이해가 더 깊어질 것으로 기대합니다.
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