우주 이야기 1018 - 철의 비가 내리는 행성

(This illustration shows a night-side view of the exoplanet WASP-76b. The ultra-hot giant exoplanet has a day side where temperatures climb above 2400 degrees Celsius, high enough to vaporise metals. Strong winds carry iron vapour to the cooler night side where it condenses into iron droplets. To the left of the image, we see the evening border of the exoplanet, where it transitions from day to night. Credit: ESO/M. Kornmesser)

유럽 남방 천문대 (ESO)의 Very Large Telescope (VLT)가 철의 비가 내리는 외계 행성을 포착했습니다. 제네바 대학의 데이빗 에흐렌레이치 (David Ehrenreich, a professor at the University of Geneva in Switzerland)가 이끄는 연구팀은 VLT에 설치된 ESPRESSO 장치를 이용해 지구에서 640광년 떨어진 외계 행성 WASP-76b를 관측했습니다.

WASP-76b는 모항성에서 매우 가까운 거리를 공전하는 뜨거운 목성형 행성으로 지구와 달처럼 조석 고정이 일어나 한쪽 면만 항성을 바라봅니다. 따라서 낮인 부분의 온도는 섭씨 2400도인데 밤인 부분의 온도는 1500도 정도입니다. 어느 쪽이든 철이 녹을 정도의 고온입니다.

연구팀은 ESPRESSO 를 이용해 WASP-76b의 화학적 구성을 확인했습니다. 그 결과 대기에서 철의 존재를 확인할 수 있었습니다. 철 같이 무거운 원소가 가스 행성에서 가라앉지 않고 표면에서 관측된다는 이야기는 기체 형태로 존재한다는 이야기입니다. 연구팀은 낮인 부분에서 기화한 철이 밤인 지역에서 응결되어 비처럼 내릴 가능성이 있다고 설명했습니다. 참고로 철의 녹는점은 섭씨 1538도이고 끓는 점은 2862도입니다. 물도 끓는 점보다 낮은 지구 평균 기온에서 증발하는 것처럼 철도 그럴 수 있으며 낮은 온도에는 다시 액체가 될 수 있습니다.

(동영상)

이런 극단적인 환경을 지닌 외계 행성은 태양계에는 존재하지 않지만, 우주에는 드물지 않은 것으로 보입니다. 아무튼 강철의 비가 내린다는 점에서 흥미로운 사례 같습니다.

참고

Nightside condensation of iron in an ultrahot giant exoplanet, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2107-1 , https://www.nature.com/articles/s41586-020-2107-1

https://phys.org/news/2020-03-large-telescope-exoplanet-iron.html

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