(New NASA-led research suggests a sodium cloud seen around the exoplanet WASP-49 b might be created by a volcanic moon, which is depicted in this artist's concept. Jupiter's fiery moon Io produces a similar cloud. Credit: NASA/JPL-Caltech)
(This artist’s concept depicts a potential volcanic moon between the exoplanet WASP-49 b, left, and its parent star. New evidence indicating that a massive sodium cloud observed near WASP-49 b is produced by neither the planet nor the star has prompted researchers to ask if its origin could be an exomoon. Credit: NASA/JPL-Caltech)
나사의 과학자들이 지구에서 635광년 떨어진 외계행성에서 이오 같은 화산 위성의 증거를 포착했습니다. WASP-49 b는 토성 질량의 외계 행성으로 모성에서 가까운 뜨거운 목성형 행성입니다.
그런데 과학자들은 2017년 이 외계행성에서 소듐 구름을 포착했습니다. 이 사실은 나사 JPL의 과학자인 아푸르바 오자 (Apurva Oza)의 관심을 끌었습니다. 그는 유럽 남방 천문대 (ESO)의 VLT 망원경을 이용해 WASP-49 b 주변의 소듐 구름을 상세히 관측했습니다. 그 결과 이 소듐 구름은 목성의 위성 이오 같은 화산 외계 위성이 있을 때 가장 잘 설명된다는 점을 확인했습니다.
(Exomoons—moons around planets outside our solar system—are most likely too small to observe directly with current technology. In this video, learn how scientists tracked the motion of a sodium cloud 635 light-years away and found that it could be created by volcanos on a potential exomoon. Credit: NASA/JPL-Caltech)
목성의 4대 위성 중 가장 안쪽에 있는 이오는 가장 강한 중력을 받기 때문에 내부의 마찰열이 다른 3개 위성보다 훨씬 큽니다. 그 결과 내부의 암석이 녹아 마그마 형태로 분출하는 화산 위성이 됐습니다. 이오의 화산에서 분출된 물질은 이오의 약한 중력을 탈출해 목성 지름의 1000배에 달하는 우주에 이산화황, 소듐, 포타슘 구름을 만들고 있습니다.
WASP-49 b는 주로 수소와 헬륨으로 된 가스 행성이고 모성 역시 마찬가지이기 때문에 막대한 양의 소듐을 우주로 뿜어낼 수 없습니다. 따라서 가능한 설명은 이 행성의 위성 가운데 소듐을 뿌리는 위성이 있다는 것입니다. 여기에다 소듐 구름의 방향이 행성의 공전 궤도와 완전히 일치하지 않는 모습을 보이는데, 이 역시 행성이 아닌 행성 주변을 공전하는 위성에서 나온 것이라고 설명하면 쉽게 이해가 가능합니다.
연구팀은 이 위성이 초당 100톤 정도의 소듐을 주변으로 뿜어내고 있는 것으로 보고 있습니다. 화산 활동의 정도로 봤을 때 사실 이 위성은 이오보다 더 큰 스트레스를 받고 있으며 조만간 파괴될 가능성도 있는 것으로 보입니다.
현재 관측 기술로는 이 정도 거리에 떨어진 외계 위성을 직접 망원경으로 관측하기 어렵습니다. 하지만 이런 간접적인 증거를 볼 때 이오 같은 외계 위성이나 혹은 유로파, 엔셀라두스 같은 외계 위성도 드물지 않을 것으로 생각할 수 있습니다. 그리고 어쩌면 여기에 생명체가 존재할 수 있는 바다가 숨어 있을지도 모릅니다.
참고
https://phys.org/news/2024-10-distant-planet-host-volcanic-moon.html
Apurva V. Oza et al, Redshifted Sodium Transient near Exoplanet Transit, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad6b29
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