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2016년 2월 19일 금요일

우주 이야기 436 - 외계 행성의 자전을 직접 측정하다.



(An illustration of a planet that is four times the mass of Jupiter and orbits 5 billion miles from a brown dwarf companion object (the bright red star seen in the background). The planet is only 170 light-years away. Our sun is a faint star in the background. Credit: NASA, ESA, and G. Bacon/STScI )​
 과학자들이 허블 우주 망원경을 이용해서 직접 외계행성의 표면을 관측해 자전 주기를 측정했습니다. 이런식으로 자전 주기를 측정한 외계 행성은 최초입니다.

 애리조나 대학의 다니엘 아파이(Daniel Apai of the University of Arizona in Tucson)와 그의 동료들은 허블 우주 망원경을 이용해서 지구에서 170광년 떨어진 거리에 있는 슈퍼 목성(super Jupitor)인 ​2M1207b를 관측했습니다.
 이 외계 행성은 별이 아니라 항성보다 작지만 행성보다 큰 천체인 갈색 왜성 주변을 공전하고 있습니다. 모성인 2M1207과의 거리는 80억 km 정도인데 모성과 이 행성의 질량차이는 5-7배 수준으로 사실상 거의 쌍성계에 가까운 시스템이라고 할 수 있습니다.
 이렇게 어두운 갈색 왜성 주변의 외계 행성이지만, 과학자들은 적외선 파장대를 관측해 행성 표면의 변화를 측정할 수 있습니다. 왜냐하면 생성된지 1,000만년 이내의 젊은 행성으로 아직 수축하는 과정에 있어 일반 행성대비 많은 열을 내놓기 때문입니다. 그 표면 온도는 섭씨 1200~1400도 수준입니다. 규소나 철의 비가 내릴 수 있을 만큼 뜨겁습니다.
 연구팀은 이 행성의 표면 변화를 관측해 자전 주기가 대략 10시간 정도에 불과하다는 결론을 얻었습니다. 이는 슈퍼 목성이 목성처럼 자전속도가 빠를 것이라는 기존의 가설에 부합되는 것입니다.

(This graph shows changes in the infrared brightness of 2M1207b as measured by the Hubble Space Telescope. Over the course of the 10-hour observation, the planet showed a change in brightness, suggesting the presence of patchy clouds that influence the amount of infrared radiation observed as the planet rotates. Credit: NASA, ESA, Y. Zhou (University of Arizona), and P. Jeffries (STScI) )​
 현재 망원경의 성능으로는 외계 행성의 자전주기를 측정하는 일이 성능의 한계를 시험하는 매우 어려운 일입니다. 하지만 제임스웹 우주 망원경이 관측을 시작하면 더 많은 외계 행성의 자전 주기를 측정할 수 있게 될 것입니다. 
 참고
  "Discovery of Rotational Modulations in the Planetary-Mass Companion 2M1207b: Intermediate Rotation Period and Heterogeneous Clouds in a Low Gravity Atmosphere," Yifan Zhou, Daniel Apai, et al., 2016 Feb. 20, Astrophysical Journalarxiv.org/abs/1512.02706                                        

  http://phys.org/news/2016-02-hubble-rotation-cloudy-super-jupiter.html#jCp 



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