(Only a point of light is visible on the JWST/MIRI images. Nevertheless, the initial analysis suggests the presence of a gaseous planet that may have properties similar to Jupiter. Credit: T. Müller (MPIA/HdA))
(The gas-giant exoplanet Epsilon Indi Ab imaged using the MIRI instrument on NASA’s Webb telescope. A star symbol marks the location of the host star, whose light has been blocked by MIRI’s coronagraph, resulting in the dark circle with a dashed white line. The planet is to the left of the star. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, E. Matthews (Max Planck Institute for Astronomy))
(The inserts show cropped versions of the MIRI images obtained at mid-infrared wavelengths 10.65 (left) and 15.55 micrometers (right), which depict the area around the star Eps Ind A, whose position is indicated by star symbols. A coronagraph blocks the light from the star that would outshine both images. Instead, a new object becomes visible to the top left. This source is the exoplanet Eps Ind Ab. The background was obtained from the AllWISE sky survey. Credit: T. Müller (MPIA/HdA), E. Matthews (MPIA))
제임스 웹 우주 망원경이 지구에서 12광년 떨어진 외계 행성의 실제 이미지를 촬영하는데 성공했습니다. 인디언자리 엡실론 (Epsilon Indi)은 지구에서 가까운 삼중성계로 태양 질량의 76% 정도 되는 주성인 인디언자리 엡실론 인디 A (Epsilon Indi A) 주위를 갈색왜성 쌍성계인 엡실론 인디Ba와 Bb가 공전하고 있습니다. 엡실론 인디 Ba/b의 질량은 목성의 50-60배 정도입니다.
엡실론 인디 A 주변에는 목성보다 큰 외계 행성인 엡실론 인디 Ab가 있습니다. 2002년 최초로 포착되었을 때 이 행성의 질량은 적어도 목성의 1.6배이고 공전 궤도는 6.5AU (1AU는 지구 태양 거리)으로 추정됐습니다. 하지만 이 행성은 모항성과의 거리가 멀어 정확한 질량과 궤도를 측정하는데 애를 먹었습니다.
현재 외계 행성의 궤도와 질량을 측정하는 대표적인 방법은 행성에 의해 별이 흔들리는 정도를 측정하거나 행성이 별 앞을 지나는 주기와 지름을 측정하는 것이었습니다. 하지만 이 방법들은 행성이 별에서 멀리 떨어진 경우 정확도가 상당히 떨어지는 문제가 있습니다. 따라서 지난 수십 년간 다양한 추정치가 나왔습니다.
독일 막스 플랑크 천문학 연구소의 엘리자베스 매튜스 (Elisabeth Matthews, a researcher at the Max Planck Institute for Astronomy)와 동료들은 제임스 웹 우주 망원경의 중적외선 관측기 (MIRI)를 이용해 엡실론 인디 Ab의 실제 이미지를 촬영해 모든 논쟁에 종지부를 찍었습니다.
(This zoom video begins with a wide-angle view of the sky centered on the star Eps Ind A. It ends with an image of Eps Ind Ab obtained with the MIRI imager of the JWST. Credit: T. Müller (MPIA/HdA), E. Matthews (MPIA))
MIRI는 섭씨 0도 정도의 표면 온도를 지닌 차가운 행성인 엡실론 인디 Ab를 관측하는데 유리한 파장을 갖고 있습니다. 관측 결과 이 외계 행성의 질량은 목성의 6배이고 공전 궤도는 20-40AU로 목성보다 더 긴 것으로 나타났습니다. 이렇게 멀리 떨어져 있기 때문에 지금까지 정확한 관측이 어려웠던 셈입니다.
이번 연구는 다른 망원경으로 대체할 수 없는 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능을 보여주고 있습니다. 그야말로 제임스 웹 우주 망원경의 존재의의를 다시 확인시킨 연구라고 할 수 있습니다. 앞으로도 이와 같은 연구 성과가 계속 이어질 것으로 생각합니다.
참고
https://phys.org/news/2024-07-webb-images-nearest-super-jupiter.html
Elisabeth Matthews, A temperate super-Jupiter imaged with JWST in the mid-infrared, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07837-8. www.nature.com/articles/s41586-024-07837-8
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