우주 이야기 1243 - 외계 행성에서 발견된 가장 무거운 원소

(This artist’s impression shows an ultra-hot exoplanet, a planet beyond our Solar System, as it is about to transit in front of its host star. When the light from the star passes through the planet’s atmosphere, it is filtered by the chemical elements and molecules in the gaseous layer. With sensitive instruments, the signatures of those elements and molecules can be observed from Earth. Using the ESPRESSO instrument of ESO’s Very Large Telescope, astronomers have found the heaviest element yet in an exoplanet's atmosphere, barium, in the two ultra-hot Jupiters WASP-76 b and WASP-121 b. Credit: ESO/M. Kornmesser)

유럽 남방 천문대의 거대 망원경인 VLT가 지금까지 외계 행성의 대기에서 발견된 것 가운데 가장 무거운 원소인 바륨을 포착했습니다. 포르투갈 포르토 대학의 토마스 아제베도 실바 (Tomás Azevedo Silva, a Ph.D. student at the University of Porto and the Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA))와 그 동료들은 뜨거운 목성형 행성인 WASP-76 b와 WASP-121 b를 관측했습니다.

이 두 외계 행성은 모두 표면 온도가 섭씨 1000도 이상인 뜨거운 목성형 행성으로 지구보다 훨씬 무거운 원소가 기체나 액체 상태로 존재할 수 있습니다. 예를 들어 WASP-76 b의 경우 철의 비가 내리는 것으로 추정됩니다.

하지만 원소 번호 56번인 바륨은 철보다 무겁고 드문 원소라 대기 중에서는 발견하기 어렵습니다. 지구 대기에서 볼 수 있는 경우는 폭죽에 들어가 밝은 녹색 빛을 낼 때 뿐입니다. 바륨이 대기 상부까지 올라온 이유에 대해서는 설명하기 어렵지만, 아마도 내부의 강력한 상승 기류가 무거운 원소를 액체나 기체 상태로 올려 보내는 것으로 추정됩니다.

이번 관측은 VLT에 설치된 ESPRESSO 장치를 통해 이뤄졌습니다. 현재 건설 중인 ELT에는 이보다 강력한 ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph (ANDES) 장치가 탑재될 예정으로 본격 관측에 들어가면 이보다 더 크고 무거운 원소도 발견할 수 있을지 모릅니다. 우라늄도 대기 중에 떠 다닐지 궁금하네요.

참고

https://phys.org/news/2022-10-heaviest-element-exoplanet-atmosphere.html

T. Azevedo Silva et al, Detection of barium in the atmospheres of the ultra-hot gas giants WASP-76b and WASP-121b, Astronomy & Astrophysics (2022). DOI: 10.1051/0004-6361/202244489

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