(The clearest look in the infrared yet at the iconic multi-planet system HR 8799. Colors are applied to filters from Webb's NIRCam (Near-Infrared Camera). A star symbol marks the location of the host star HR 8799, whose light has been blocked by the coronagraph. In this image, the color blue is assigned to 4.1 micron light, green to 4.3 micron light, and red to the 4.6 micron light. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI))
(Webb captured this image of Eridani 51 b, a cool, young exoplanet that orbits 11 billion miles from its star. This image includes filters representing 4.1-micron light as red. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI))
외계 행성을 망원경으로 직접 포착하기는 매우 어렵습니다. 보통 별보다 수천 배에서 수백만 배 어둡고 가까이 있는 별은 너무 밝아 외계 행성의 존재를 증명하는 방식은 일반적으로 간접적인 효과를 측정하는 방법으로 이뤄집니다. 하지만 예외적으로 생성된지 얼마되지 않아 뜨겁고 덩치가 큰 경우 별에서 적당히 멀리 떨어져 있으면 관측이 가능한 경우가 있습니다. 지구에서 130광년 떨어진 HR8799 행성계나 91광년 떨어진 에리다니 51 (Eridani 51)이 그런 경우입니다.
당연히 이 행성계는 제임스 웹 우주 망원경의 주요 관측 목표 중 하나였습니다. 존스 홉킨스 대학의 윌리엄 발머 (William Balmer, a Johns Hopkins University astrophysicist)가 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 이용해 이 두 행성계의 직접 이미지를 분석하고 여기서 최초로 이산화탄소의 증거를 확인했습니다. 이산화탄소 역시 우주와 행성에 흔한 물질이지만, 별 빛을 통과한 이미지가 아니라 이렇게 외계 행성의 이미지에서 직접 포착하는 것은 처음입니다. 당연히 더 정확하고 신뢰할 수 있는 결과입니다.
이번 관측에 따르면 과학자들은 이 외계 행성에 산소, 탄소, 그리고 철 같은 무거운 원소가 흔할 뿐 아니라 우리 태양계의 가스 행성인 목성이나 토성과 비슷한 방식으로 이 외계 행성이 형성되었다는 증거를 발견했습니다. 현재 목성형 행성이 생성되는 방식은 크게 코어 부착 (core accretion)과 별 주변의 차가운 가스가 붕괴되어 생긴다는 이론으로 나뉘는데, 이번 관측 결과는 코어 부착 쪽을 지지합니다. 참고로 HR 8799는 태어난 지 3000만년 정도 되는 아주 어린 별로 행성 역시 태어난 지 얼마되지 않은 상태입니다.
제임스 웹 우주 망원경은 의도한 목표대로 수많은 발견을 이어나가면서 인간의 지식을 크게 확장하고 있습니다. 하지만 인간의 지식은 여기에서 확장을 멈출 순 없습니다. 현재 계획 중인 로만 우주 망원경을 비롯한 차세대 망원경 프로젝트도 순조롭게 진행되기를 기대합니다.
참고
https://phys.org/news/2025-03-jwst-captures-images-carbon-dioxide.html
JWST-TST High Contrast: Living on the Wedge, or, NIRCam Bar Coronagraphy Reveals CO2 in the HR 8799 and 51 Eri Exoplanets' Atmospheres, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-3881/adb1c6
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