(Simulated view of the planet HAT-P-32b orbiting its parent star, HAT-P-32A. The planet is nearly twice the size of Jupiter and losing its atmosphere through dramatic tails of helium unfurling before and behind it as it travels through space. These tails are more than 50 times the length of the planet’s radius. Credit: M. MacLeod (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) and A. Oklopčić. Credit: Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam)
천문학자들이 뜨거운 대기를 우주로 날려보내는 혜성 같은 외계 행성을 관측했습니다. HAT-P-32b는 목성 질량의 두 배 정도 되는 뜨거운 목성형 외계 행성으로 너무 뜨거워진 대기가 강력한 항성풍에 의해 혜성의 꼬리처럼 날리고 있습니다.
과학자들은 HAT-P-32b에서 꼬리의 존재는 확인했지만, 정확한 크기와 형태는 알지 못했습니다. 텍사스 대학의 맥도날드 천문대 (University of Texas at Austin's McDonald Observatory)의 연구팀은 10m 구경의 대형 망원경인 Hobby-Eberly Telescope (HET)를 이용해 HAT-P-32b를 관측했습니다.
사실 행성은 말할 것도 없고 행성에서 나온 가스 역시 별 자체의 밝기에 비하면 너무 어둡기 때문에 직접 망원경으로 관측하기가 어렵습니다. 이 한계를 극복하기 위해 과학자들은 고해상도의 스펙트럼 분광 데이터를 사용합니다. 행성이 별 앞을 지날때와 그렇지 않을 때를 비교해 미세한 차이를 분석하면 헬륨 같은 특정 원소의 위치를 알 수 있기 때문입니다. HET에는 Habitable-Zone Planet Finder spectrograph라는 초고해상도 스펙트럼 분석기가 있습니다.
연구 결과 HAT-P-32b는 자기 지름의 50배가 넘는 거대한 가스 꼬리를 지니고 있었습니다. 물론 HAT-P-32b이 모항성에서 너무 가까운 거리에서 공전하고 있기 때문에 이 가스 꼬리는 혜성처럼 길게 뻗는 대신 마치 고리 형태로 분포합니다. 연구팀은 분석 데이터를 시뮬레이션을 통해 검증해 가장 가능성 높은 이미지를 얻었습니다. (사진)
이번 관측 결과는 HET의 독특한 구성 덕분에 가능했습니다. 이 망원경은 55도 정도로 항상 기울어져 있으면서 우주의 한 부위를 몇일 동안 계속 관측합니다. 따라서 과학자들은 수일 간에 걸쳐 HAT-P-32b의 스펙트럼 변화를 분석할 수 있었습니다. 물론 외계 행성의 대기를 분석하기 위한 연구는 현재도 진행 중이기 때문에 앞으로도 다양한 사연을 지닌 외계 행성의 이야기가 나올 것으로 예상됩니다.
참고
https://phys.org/news/2023-06-astronomers-giant-tails-helium-jupiter-like.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Hobby%E2%80%93Eberly_Telescope
Zhoujian Zhang et al, Giant tidal tails of helium escaping the hot Jupiter HAT-P-32 b, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf8736
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