(Artist's composition of a volcanic exo-Io undergoing extreme mass loss. The hidden exomoon is enshrouded in an irradiated gas cloud shining in bright orange-yellow, as would be seen with a sodium filter. Patches of sodium clouds are seen to trail the lunar orbit, possibly driven by the gas giant's magnetosphere. Credit: University of Bern, Illustration: Thibaut Roger)
목성의 위성 이오는 태양계에서 화산 활동이 가장 활발하게 일어나는 천체입니다. 이 화산 위성의 에너지는 목성의 강한 중력입니다. 목성의 중력과 주변 위성의 간섭으로 내부가 늘어났다 줄어드는 과정이 반복되며 이 마찰열로 인해 내부에서 황이 풍부한 용암이 분출됩니다.
과학자들은 태양계 밖에서도 이런 일이 가능하다고 믿고 있습니다. 베른 대학의 아푸르바 오자 (Apurva Oza, postdoctoral fellow at the Physics Insitute of the University of Bern)와 그 동료들은 지구에서 550광년 떨어진 외계 행성 WASP-49b의 독특한 현상이 이오와 유사한 화산 위성으로 설명될 수 있다고 보고 있습니다.
WASP-49b 자체는 태양과 비슷한 별 주변을 공전하는 평범한 가스 행성입니다. 그런데 과학자들은 이 행성에서 특이한 나트륨 가스의 존재를 발견했습니다. 이 가스는 행성이 아니라 행성 주변에 존재했습니다. 연구팀은 여러 가능성을 검토한 끝에 가장 가능성 높은 설명으로 이오와 같은 화산 위성의 강력한 화산 분출을 선택했습니다.
만약 이오보다 더 강한 중력과 열에너지를 받는 위성이 존재할 경우 이오처럼 황 성분이 풍부한 분출물은 물론이고 녹은 암석과 나트륨 성분이 풍부한 가스를 분출할 수 있습니다. 하지만 550광년 넘어서 검출되기 위해서는 분출 정도가 이오를 훨씬 뛰어넘는 수준이어야 합니다. 흥미로운 설명이지만 가스 고리의 존재처럼 다른 가능성을 배제하기 위해서는 더 강력한 망원경을 통해 이를 검증할 필요가 있습니다.
지금까지 과학자들은 외계 달의 존재를 시사하는 증거를 발견하긴 했지만, 이를 직접 증명하기는 어려웠습니다. 어쩌면 이오보다 더 강력한 분출을 일으키는 외계 달이 존재한다면 상대적으로 쉽게 직접 관측이 가능할지도 모르겠다는 생각입니다.
참고
"Sodium and Potassium Signatures of Volcanic Satellites Orbiting Close-in Gas Giant Exoplanets," Apurva Oza et al., 2019, Astrophysical Journal arxiv.org/abs/1908.10732
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