우주에는 무수히 많은 외계 행성들이 있습니다. 그중에는 지구를 닮은 행성도 있고 목성을 닮은 행성도 있으며, 아예 태양계에서는 보기 어려운 형태의 행성도 존재합니다. 외계 행성 51 Eridani (Eri) b가 아마도 이런 그룹에 속할 것입니다.
이 외계 행성은 8m 구경의 제미니 사우스 망원경(Gemini South Telescope in Chile)에 탑재된 GPI(Gemini Planet Imager)를 통해서 찾아낸 것입니다. GPI는 이전에도 소개드린 바 있었죠. ( http://blog.naver.com/jjy0501/100203276546 참조) 외계 행성의 이미지를 직접 촬영하는 이 장치는 미래 외계 행성 탐사에서 큰 역할을 할 것이라고 언급했는데, 과연 이번에 큰 성과를 거뒀습니다.
51 Eridani (Eri) b는 목성의 두 배 정도의 질량을 가진 외계 행성입니다. 물론 매우 큰 질량을 가진 외계 행성이긴 하지만 현재까지 직접 이미지가 촬영된 외계 행성 가운데는 가장 작은 편입니다. 외계 행성의 이미지를 직접 담는 것은 매우 어려운 일 가운데 하나이기 때문이죠.
(외계 행성 51 Eridani (Eri) b의 상상도. Artistic conception of the Jupiter-like exoplanet 51 Eridani b, with the hot layers deep in its atmosphere glowing through the clouds. Because of its young age, this cousin of our own Jupiter is still hot and carries information on the way it was formed 20 million years ago.
Credits: Danielle Futselaar and Franck Marchis, SETI Institute)
(GPI의 직접 관찰 이미지. Discovery image of the exoplanet 51 Eridani b taken in the near-infrared light with the Gemini Planet Imager on Dec. 21, 2014. The bright central star has been mostly removed to enable the detection of the million-times fainter planet.
Credits: Gemini Observatory and J. Rameau (UdeM) and C. Marois NRC Herzberg)
이번 이미지 촬영이 가능했던 이유는 사실 이 외계 행성이 목성보다 매우 뜨거웠기 때문입니다. 이 행성의 표면온도는 섭씨 649도 정도로 금성보다도 더 뜨겁습니다. 그 이유는 이 행성이 생성된지 2000만 년 이내의 젊은 행성이기 때문입니다.
초기 별이 생성될 때는 가스와 먼지가 모이면서 뜨겁게 가열된다는 것이 이론적으로는 물론 실제 관측을 통해서도 입증되고 있습니다. 처음에는 충돌과 마찰로 뜨거워진 초기 행성은 밀도가 높은 물질은 중심부로 가라앉고 가벼운 물질은 외각으로 밀려나는 과정을 거치게 됩니다. 이렇게 뜨거운 행성은 에너지를 방출하기 때문에 관측이 상대적으로 쉽습니다.
더 흥미로운 사실은 이 행성의 스펙트럼을 분석한 결과 메탄의 존재가 강하게 발견되었다는 것입니다. 메탄은 태양계의 가스형 행성의 대기에서 흔하게 관찰되는 기체지만, 지금까지 직접 관측이 가능했던 거대 행성에서는 소량밖에 없었던 원소였습니다. 과학자들은 51 에리다니b가 목성같은 태양계 거대 가스 행성의 초기 형성과정을 보여주고 있다고 생각하고 있습니다.
이렇게 생각하는 이유는 질량과 메탄의 존재 이외에도 거리에도 있습니다. 이 행성의 거리는 토성과 천왕성의 사이 정도로 태양계의 거대 가스 행성들의 위치와 비슷합니다.
앞으로 더 정밀한 관측이 가능한 망원경들이 등장하면 직접 이미지를 촬영할 수 있는 행성의 수도 많아질 것입니다. 그렇게 되면 우리는 여러 가지 의문점에 대해서 직접 설명이 가능해질 것입니다. 그리고 언젠가 행성 주변의 위성까지 발견하는 날이 올 것으로 기대합니다.
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