(Super-Earth Exoplanet TOI-561 b (Artist's Concept). Credit: NASA/STScI)
태양계에는 없는 형태의 행성이지만, 천문학자들은 우주에서 뜨거운 목성형 행성과 슈퍼 지구형 외계 행성을 다수 포착했습니다. 전자는 목성 같은 거대 가스 행성이 별에 바짝 붙어서 공전하는 경우이고 후자는 지구 같은 암석 행성인데 질량은 몇 배 큰 경우입니다.
그런데 사실은 슈퍼 지구 가운데서도 별에 매우 가까이 바짝 붙어 공전하는 경우가 있습니다. TOI-561 b가 그런 경우로 초고온 슈퍼지구 (ultra-hot super-Earth)에 속합니다. 지름은 지구의 1.4배, 질량은 3.2배 정도인데, 공전 주기는 11시간에 불과하기 때문입니다. 공전 거리로 따지면 지구보다 100배는 가까운 거리를 공전합니다.
카네기 대학의 조아나 테스케 (Johanna Teske, staff scientist at Carnegie Science Earth and Planets Laboratory)와 동료들은 제임스 웹 우주 망원경을 이용해 TOI-561 b의 표면 온도를 측정하는데 성공했습니다.
별 바로 옆에서 공전하는 특징 때문에 TOI-561 b는 조석 고정이 일어나 달처럼 공전 주기와 자전 주기가 같습니다. 따라서 영원히 낮인 부분과 영원히 밤인 부분이 존재하며 온도 차이가 상당히 날 수밖에 없습니다.
이번에 측정된 온도는 1800K로 낮인 부분의 온도인데, 생각보다 많이 낮았습니다. 별과의 거리를 생각할 때 밤인 부분과 열 에너지 교환이 없다면 2700K 정도는 나와야 하기 때문입니다.
이를 근거로 연구팀은 TOI-561 b이 대기를 지니고 있을 가능성을 제기했습니다. 물론 녹은 마그마 같은 표면 물질이 바다처럼 흐르면서 열을 분산시킬 수 있지만, 속도가 느려 이 정도로 열을 분산하기 힘듭니다. 여기에 훨씬 질량이 큰데도 밀도가 지구와 비슷한 점 역시 대기의 존재를 시사합니다.
하지만 위치 상 대기가 있었다고 해도 강력한 항성풍과 뜨거운 온도 때문에 금방 대기를 잃어 버릴 수밖에 없어 어떻게 대기를 유지하는지가 미스터리입니다. 규소의 증기가 구름을 형성해 일부 온도를 낮출 순 있지만, 연구팀은 그렇다 하더라도 상당한 양의 물 같은 휘발성 원소 없이는 설명할 수 없는 결과로 보고 있습니다.
과연 이런 극한적 환경 속에서 진짜 대기를 지킨 슈퍼 지구형 행성이 존재하는지, 아니면 관측 오류인지 앞으로 연구가 더 필요할 것으로 보입니다. 만일 대기가 진짜 있다면 대기를 유지하는 기전도 궁금합니다.
참고
https://phys.org/news/2025-12-ultra-hot-super-earth-thick.html
Johanna K. Teske et al, A Thick Volatile Atmosphere on the Ultra-Hot Super-Earth TOI-561 b, The Astrophysical Journal Letters (2025). iopscience.iop.org/article/10. … 847/2041-8213/ae0a4c . On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2509.17231
댓글
댓글 쓰기