우주 이야기 1441 - 황화합물이 풍부한 대기를 지닌 슈퍼지구

 (Transmission spectrum of L98-59 d obtained using transitspectroscopy. Credit: Gressierof et al., 2024.)

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지구 대기는 대략 80%가 질소이고 20% 산소입니다. 아르곤 같은 미량 원소는 1% 이하의 작은 부분을 차지합니다. 하지만 이웃한 금성이나 화성은 지구 대기의 0.04%에 불과한 이산화탄소가 대기의 대부분을 차지하고 있습니다.

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이렇게 한 행성계 내에서도 대기의 구성이 많이 다르기 때문에 과학자들은 외계 행성의 대기를 쉽게 예측하기 어렵습니다. 결국 확실한 답을 얻기 위해서는 제임스 웹 우주 망원경 같은 강력한 망원경으로 대기를 직접 관측하는 수밖에 없습니다.

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우주 망원경 연구소 Space Telescope Science Institute (STScI)의 과학자들은 제임스 웹 우주 망원경을 이용해 지구에서 34.6광년 떨어진 슈퍼지구형 외계 행성인 L98-59 d의 대기를 연구했습니다.

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L98-59 d는 지구보다 1.58배 정도 지름이 크고 2.31배 정도 질량이 큰 슈퍼지구형 외계 행성으로 태양보다 차가운 적색왜성 주변을 7.45일 주기로 공전하고 있습니다. 예상 표면 온도는 416 K입니다.

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외계 행성의 대기를 직접 관측하는 일은 제임스 웹 우주 망원경으로도 쉬운 일이 아니지만, 연구팀은 행성이 별 앞을 지나면서 통과한 빛을 근적외선 분광기 Near Infrared Spectrograph (NIRSpec)로 분석해 대기의 구성 성분을 확인했습니다.

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그 결과 수소와 헬륨 이외에 황화수소 (hydrogen sulfide (H2S)), 이산화황 (sulfur dioxide (SO2)) 같은 황화합물이 다수 발견됐습니다. 이런 예상치 못한 결과에 대해서 연구팀은 매우 가까이 있는 항성의 항성풍 및 플레어로 인한 항성 오염 (stellar contamination) 가능성을 생각하고 있습니다.

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이번 연구는 슈퍼 지구가 단순히 몸집이 큰 지구가 아니라 전혀 다른 환경을 지닌 행성일 수 있다는 점을 보여주고 있습니다. 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능 덕분에 과학자들은 외계 행성의 다양한 환경을 더 상세히 파악할 수 있게 될 것입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-09-nearby-super-earth-sulfur-rich.html

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Amélie Gressier et al, Hints of a sulfur-rich atmosphere around the 1.6 R_⊕ Super-Earth L98-59 d from JWST NIRSpec G395H transmission spectroscopy, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2408.15855

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