(Hot Jupiters, exoplanets around the same size as Jupiter that orbit very closely to their stars, often have cloud or haze layers in their atmospheres. This may prevent space telescopes from detecting atmospheric water that lies beneath the clouds, according to a study in the Astrophysical Journal. Credit: NASA/JPL-Caltech)
물은 우주에서 매우 흔한 물질입니다. 왜냐하면, 우주에서 가장 흔한 수소 원자 2개와 역시 아주 흔한 원자인 산소 하나로 이뤄졌기 때문이죠. 산소는 핵융합 반응의 결과로 대부분의 항성에서 형성될 수 있으니 우주에 물이 흔한 것은 놀라운 일은 아닙니다. 하지만 외계 행성에는 과연 얼마나 흔할까요?
지금까지 외계 행성의 구성 성분 측정은 대부분 측정이 용이한 거대 목성형 행성들에서 이뤄졌습니다. 이들은 뜨거운 목성으로 불리는 행성으로 모항성에 매우 가까운 위치에서 공전하고 있습니다. 표면 온도가 섭씨 1000도가 넘는 경우도 흔하기 때문에 이 행성들에서 물은 뜨거운 수증기의 형태로 발견됩니다.
문제는 현재까지 허블 망원경으로 관측했던 19개의 뜨거운 목성 가운데, 10개에서만 대기 중 수증기가 발견되었다는 것입니다. 과연 나머지 9개에는 대기 중에 물이 없는 것일까요?
나사 제트 추진 연구소(JPL)의 과학자들은 이 문제를 다시 검토했습니다. 목성형 행성은 여러 층의 가스와 구름을 지니고 있으므로 수증기가 풍부한 층이 여기에 가릴 수 있기 때문입니다. 다만 목성이나 토성은 매우 추운 반면 이 행성들은 매우 뜨거운 특징이 있습니다.
연구팀은 뜨거운 목성에서도 이론적으로 연무와 같은 짙은 구름층이 존재할 수 있으며 그 아래 수증기 층이 숨을 수도 있다는 것을 알아냈습니다. 지금까지의 관측 자료를 검토한 결과 사실 수증기가 있다고 해도 절반 정도는 이런 구름이나 안개층에 가려있을 가능성이 있다는 것입니다. 즉, 생각보다 많은 수증기가 이 행성들에 존재할 수 있습니다.
만약 이 추정이 사실이라면, 역시 다른 행성계에도 물은 풍부한 분자일 것입니다. 동시에 이 행성들이 물이 더 풍부한 고리에서 형성된 후 지금의 자리로 위치를 옮겼을 가능성도 시사하고 있습니다. 어느 쪽이든 물이 풍부한 것은 태양계만의 이야기가 아닐 것입니다.
참고
"A Characteristic Transmission Spectrum Dominated by H2O Applies to the Majority of HST/WFC3 Exoplanet Observations," Aishwarya R. Iyer et al., 2016 June 1, Astrophysical Journal, iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-637X/823/2/109 , on Arxiv:
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