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2016년 3월 31일 목요일

우주 이야기 464 - 슈퍼 지구의 표면 온도를 측정하다



(This animated illustration shows one possible scenario for the rocky exoplanet 55 Cancri e, nearly two times the size of Earth. New Spitzer data show that one side of the planet is much hotter than the other – which could be explained by a possible presence of lava pools.
Credits: NASA/JPL-Caltech)


 천문학자들이 최초로 슈퍼지구의 표면온도를 측정하는데 성공했습니다. 지금까지 외계 행성의 표면 온도를 몇 차례 측정되기는 했으나 모두 목성과 비슷한 거대 가스 행성이었습니다. 이번 연구는 나사의 스피처 우주 망원경의 성능을 한계까지 끌어올린 성과입니다. 


 슈퍼지구는 지구와 비슷한 암석형 행성이지만, 지구보다 훨씬 큰 행성을 의미합니다. 이번 연구에서는 이전부터 잘 알려진 외계 행성인 게자리 55e (55 Cancri e)를 관측했습니다. 지구에서 40광년 떨어진 이 외계 행성은 비교적 가까운 거리 때문에 이전부터 많은 연구가 되어 있었습니다. 


  게자리 55e는 지구 지름의 대략 2배, 지구 질량의 대략 8배 정도 되는 행성입니다. 모성인 게자리 55는 쌍성계로 이중 큰 쪽인 게자리 55A는 거의 태양과 비슷한 질량을 가진 별입니다. 그리고 그 주변에는 아주 가까운 거리를 공전하는 다수의 행성이 있는데, 게자리 55e는 불과 평균 230만 km 떨어진 위치에서 2.8일을 주기로 공전하고 있습니다. 그런만큼 이 행성의 표면온도는 매우 뜨겁습니다. 


 캠브리지 대학의 브리스 올리버 데모리(Brice Olivier Demory of the University of Cambridge, England)와 그의 동료들은 스피처 우주 망원경을 이용해서 80시간에 걸쳐 그 표면을 정밀하게 관측했습니다. 물론 스피처의 성능을 최대한 끌어올려도 이 행성의 표면은 작은 점 수준입니다. 그러나 연구팀은 새로운 관측 방식으로 픽셀 하나 하나를 분석 표면 온도의 변화를 감지했습니다. 



(The varying brightness of an exoplanet called 55 Cancri e is shown in this plot of infrared data captured by NASA's Spitzer Space Telescope.
Credits: NASA/JPL-Caltech/University of Cambridge)


 적외선 영역에서의 관측이 이 행성의 표면온도가 2700K(켈빈)에서 1400K 까지 변한다는 것을 나타내고 있었습니다. 과학자들은 이 행성의 대기가 높은 온도차로 인해서 강한 바람을 만들어 비교적 온도가 균일할 것으로 생각했습니다. 밤인 부위나 낮인 부위나 온도가 모두 섭씨 1000도가 넘지만 온도차이 역시 크기 때문에 강한 바람에 의해 열에너지가 분산될 것으로 본 것이죠. 


 하지만 실제 관측에서는 생각보다 큰 1300도 수준의 온도차이가 나타났습니다. 연구팀은 아마도 이 행성의 표면이 암석이 녹은 용암상태(larva)로 있는 것이 원인이 아닌가 생각하고 있습니다. 동시에 실제로는 대기가 거의 사라진 행성이라는 점도 의심되고 있습니다. 모성에서 가까운 거리로 인해 강력한 항성풍이 대기를 모두 벗겨낼 수 있기 때문입니다. 


 태양계에는 이런 행성이 없지만, 우주에는 아주 다양한 형태의 행성이 존재하는 것으로 보입니다. 게자리 55e는 그중 하나일 뿐입니다. 표면에 용암이 흐르는 행성이나 표면 전체가 바다인 행성은 아마 우주 전체로 보면 결코 드물지 않을지 모릅니다. 앞으로 더 많은 관측을 통해 우리는 우주를 알아갈 것입니다. 


 참고 



  

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