우주 이야기 1152 - 철의 비가 내리는 외계 행성 WASP-76b는 더 극단적인 환경

(The fiery exoplanet WASP-76b – a so-called hot Jupiter, where it rains iron – may be hotter than previously thought. Credit: ESO/M. Kornmesser)

몇 년 전 보고된 외계 행성 WASP-76b는 뜨거운 목성형 행성으로 매우 극단적인 환경을 지닌 외계 행성입니다. 태양보다 약간 더 뜨거운 F형 별 주변을 1.8일 주기로 공전하기 때문에 달과 지구처럼 한쪽면만 바라보게 조석 고정이 되어 있는 상태로 낮인 부분의 온도는 섭씨 2400도, 반면 밤인 부분의 온도는 섭씨 1500도 정도입니다. 따라서 낮인 부분에서는 철이 기화해 구름을 형성한 후 밤인 지역에서는 응결되어 비로 내릴 수 있습니다.

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WASP-76b는 불과 0.033AU(대략 500만km) 떨어진 거리에서 모항성을 공전하는 목성 질량 0.92배 정도 되는 외계 행성입니다. 지구에서 거리는 640광년으로 본래는 쉽게 관측이 어려운 거리지만, 표면 온도가 매우 뜨겁기 때문에 지구에서도 스펙트럼 관측이 가능한 몇 안되는 외계 행성 중 하나입니다. 그런 만큼 2013년 처음 보고된 이후 많은 관측이 이뤄졌습니다.

코넬 대학, 토론토 대학, 벨파스트 퀸즈 대학 (Cornell University, University of Toronto and Queen's University Belfast)의 연구팀은 제미니 노스 (Gemini North) 망원경을 이용해 WASP-76b의 고해상도 스펙트럼 데이터를 확보했습니다. 연구팀은 WASP-76b에서 예상보다 강한 칼슘 이온의 스펙트럼을 확인했는데, 이는 WASP-76b가 초기 예상보다 더 뜨겁고 대기 상부의 바람이 매우 강하다는 점을 의미합니다. 연구팀은 생각보다 더 조건이 극단적이고 바람도 더 강력하다고 보고 있습니다.

사실 이 외계 행성의 조건을 생각하면 강력한 바람은 당연한 결과입니다. 밤과 낮인 부위의 온도 차이가 1000도에 가깝기 때문에 한쪽으로 강한 바람이 불면서 에너지가 전달될 것이기 때문입니다. 온도가 더 높다면 바람의 세기는 더 강력할 것입니다. 단순히 철의 비가 내리는 뜨거운 목성이 아니라 극한의 바람이 부는 지옥의 폭풍 행성인 셈입니다. 앞으로 차세대 망원경이 관측을 시작하면 WASP-76b의 상태에 대해서 보다 정확하고 자세한 정보를 얻을 수 있게 될 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2021-10-extreme-exoplanet-exotic-thought.html

https://en.wikipedia.org/wiki/WASP-76b

Ray Jayawardhana et al, Detection of Ionized Calcium in the Atmosphere of the Ultra-hot Jupiter WASP-76b, The Astrophysical Journal Letters (2021). DOI: 10.3847/2041-8213/ac2513

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