우주 이야기 1348 - TRAPPIST-1b의 대기를 측정한 제임스 웹 우주 망원경

 

(This artistic representation of the TRAPPIST-1 red dwarf star showcases its very active nature. The star appears to have many stellar spots (colder regions of its surface, similar to sunspots) and flares. The exoplanet TRAPPIST-1 b, the closest planet to the system’s central star, can be seen in the foreground with no apparent atmosphere. The exoplanet TRAPPIST-1 g, one of the planets in the system’s habitable zone, can be seen in the background to the right of the star. The TRAPPIST-1 system contains seven Earth-sized exoplanets. Credit: Benoît Gougeon, Université de Montréal)

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지구에서 40광년 떨어진 어두운 적색왜성인 TRAPPIST-1는 무려 7개나 되는 외계 행성을 거느린 행성계로 과학자들의 집중적인 관측 목표가 되고 있습니다. 일단 태양계와 흡사한 다수의 행성을 지닌 행성계일 뿐 아니라 적색왜성 주변 행성을 연구하기에 적합한 모델이고 행성 중 일부는 생명체 존재 가능성이 있어 보이기 때문입니다.

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몬트리올 대학의 올리비아 림(Olivia Lim of the Trottier Institute for Research on Exoplanets at the University of Montreal)이 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 이용해서 TRAPPIST-1 행성계의 가장 안쪽 행성인 TRAPPIST-1 b 대기를 관측했습니다.

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앞서 다른 연구팀이 제임스 웹 우주 망원경을 이용해 TRAPPIST-1 c가 금성처럼 두꺼운 대기를 지니지 않았다는 점을 확인했기 때문에 더 안쪽에 있는 TRAPPIST-1 b는 모항성에서 너무 가까워 (공전 궤도 0.0158 AU 혹은 236만km) 대기가 있을 가능성이 더 희박해 보였습니다. 하지만 정확한 건 역시 실제 관측을 통해 입증해야 합니다.

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이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/223135691321

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연구팀은 TRAPPIST-1 b가 모항성 앞을 지날 때 별빛이 대기를 통과하는 것을 포착해 분석했습니다. 이때 중요한 것은 매우 희미한 행성의 빛을 다른 현상과 분리하는 것입니다. 항성 가운데서도 적색왜성은 플레어 활동이 활발하고 표면에 흑점도 잘 생기는 것으로 알려져 있습니다. 그런 만큼 여기서 나오는 빛의 변동이 잘못 해석될 여지가 많습니다. 연구팀은 여러 번의 관측과 이론적 모델을 비교해 이 과정을 최소화했습니다.

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그렇게 해서 연구팀이 내린 결론은 역시 TRAPPIST-1 b에는 두꺼운 대기가 존재하지 않는다는 것이었습니다. 모항성에서 너무 가까운 거리와 적색왜성의 강력한 플레어 활동을 생각하면 당연한 결론 같지만, 연구팀은 희박한 대기가 존재할 가능성을 아직 100% 배제하지는 않는다고 설명했습니다.

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앞으로 과학계의 관심은 대기와 물이 존재할 가능성이 높은 나머지 행성을 향할 것으로 보입니다. 하지만 모항성에서 거리가 멀수록 대기를 통과한 빛을 확보하기 힘들어 관측이 어려운 것이 사실입니다. 제임스 웹 우주 망원경이 이 한계를 극복할 수 있을지 결과가 주목됩니다.

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참고

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https://phys.org/news/2023-09-james-webb-space-telescope-spectrum.html

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Olivia Lim et al, Atmospheric Reconnaissance of TRAPPIST-1 b with JWST/NIRISS: Evidence for Strong Stellar Contamination in the Transmission Spectra, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acf7c4