(Schematic of clouds on the night side of a hot Jupiter exoplanet. The underlying atmosphere is over 800 C, hot enough to vaporize rocks. Atmospheric motion from the deep atmosphere or from the hotter dayside bring the rock vapour to cooler regions, where it condenses into clouds, and possibly rains down into the atmosphere below. These clouds of condensed rock block outgoing thermal radiation, making the planet's nightside appear relatively cool from space. Credit: McGill University)
뜨거운 목성은 모항성에 매우 가까운 궤도를 공전하는 거대 목성형 가스 행성을 말합니다. 관측 기술의 한계로 인해 외계 행성 관측 초기에 집중적으로 관측되기도 했지만, 사실 우주에 그렇게 드물지 않은 형태의 행성으로 생각됩니다. 태양계에서는 볼 수 없는 독특한 형태의 행성이기 때문에 뜨거운 목성형 행성은 과학자들의 주목을 받았습니다. 특히 현재 기술로도 스펙트럼 분석을 통해 여러 가지 정보를 알아낼 수 있어 많은 연구가 이뤄지고 있습니다.
맥길 대학의 딜란 키팅(Dylan Keating)과 니콜라스 코원 (Nicolas Cowan) 교수는 스피처 우주 망원경 및 허블 우주 망원경 관측 데이터를 이용해 뜨거운 목성형 행성 12개의 밤 기온을 조사했습니다. 지구와 달처럼 뜨거운 목성형 행성은 대부분 공전 주기와 자전 주기가 일치하는 조석 고정이 일어난 상태입니다. 따라서 한쪽은 영원한 낮이고 반대쪽은 영원한 밤입니다.
연구팀은 낮쪽의 온도가 섭씨 1700도 정도이지만, 밤인 부분은 800도 정도로 생각보다 낮다는 사실을 발견했습니다. 이론적 예상보다 낮은 온도에 대해서 연구팀은 규산염(silicates)이나 황화망간 (manganese sulfide)의 응결이 원인일 가능성을 제시했습니다. 쉽게 말해 지구에서 암석에 해당하는 물질이 증발했다가 낮은 온도에서 액체가 되면 열에너지를 흡수해 온도를 더 낮춘다는 이야기입니다.
다만 이를 검증하기 위해서는 더 상세한 스펙트럼 데이터가 필요합니다. 이를 위해서는 현재의 스피처 우주 망원경이나 허블 우주 망원경을 뛰어 넘는 성능을 지닌 망원경이 꼭 필요합니다. 앞으로 발사될 제임스 웹 우주 망원경에 대한 기대가 큰 이유입니다.
참고
Dylan Keating et al. Uniformly hot nightside temperatures on short-period gas giants, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0859-z
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