우주 이야기 1635 - 용앙 행성의 대기를 확인하다.

 (Artist's illustration of 55 Cnc e. Credit: NASA)

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지구에서 약 41광년 떨어져 있는 55 Cnc e(55 Cnc e)는 지구 지름의 1.88배, 질량은 8배인 슈퍼지구형 암석 행성입니다. 이것보다 더 흥미로운 이야기는 대기가 분석된 보기 드문 암석 행성이라는 점입니다.

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55 Cnc e는 태양과 비슷한 별 주위를 0.7일 주기로 공전하는데, 별에 바짝 붙어 있어 공전 주기와 자전 주기가 동조화되는 조석 고정이 이뤄진 상태입니다. 따라서 달이 한쪽 면만 지구를 바라보는 것처럼 한쪽만 별을 바라봅니다.

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낮 지역의 온도는 2,000K(약 1,700°C) 이상으로 매우 뜨거워 철조차 녹일 수 있는 수준입니다. (최근 재분석에 따르면 낮 지역 온도가 3,770K에 달할 수도 있다고 함) 밤 지역 역시 약 1,380K(약 1,110°C) 정도로 여전히 매우 뜨겁습니다. 따라서 적어도 낮 지역은 표면이 용암인 용암 행성일 것입니다.

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하지만 덕분에 대기를 분석하기는 쉬워집니다. 천문학자들은 제임스 웹 우주 망원경을 통해 이 외계 행성에서 이산화탄소와 일산화탄소의 존재를 확인했습니다. 별에 매우 가깝고 뜨거운 용암 행성인데도 대기를 보존한 것입니다.

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최근 과학자들은 제임스 웹 우주 망원경으로 이 행성이 다섯 차례 모성 앞을 통과하는 순간 대기를 관측했습니다. 그 결과 대기에 일산화탄소(CO)가 매우 풍부하고, 이산화탄소(CO2)는 적으며, 수소 함량이 매우 높음을 확인했습니다.

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용암 행성의 대기 성분은 마그마에서 나온 이차적 가스이기 때문에 행성 내부의 화학적 상태(산소와 수소/철의 비율인 '산화-환원 상태')를 반영합니다. 따라서 55 Cnc e가 수소가 풍부한 대기를 가진 것은, 이 행성의 내부가 산소가 적고 환원된 상태의 마그마 바다로 이루어져 있음을 시사합니다. 이번 연구의 중요한 성과로 대기 성분을 통해 행성 내부가 어떻게 생겼는지 추적할 수 있게 된 것입니다.

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또 다른 중요한 성과는 관측 데이터가 매번 다르게 나타나는 '변동성'을 확인한 것입니다. 이는 행성 내부에서 가스가 분출되는 '가스 방출(Outgassing)' 현상이나, 이로 인해 형성된 '구름' 때문인 것으로 추측됩니다.

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지구도 생성 초기에는 충돌로 인해 표면이 모두 녹은 용암 행성이었습니다. 따라서 55 Cnc e는 초기 지구 대기가 어떻게 형성되었는지를 알려주는 좋은 관측 대상으로 앞으로도 많은 연구기 이뤄질 것으로 예상합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2026-06-lava-planet-hydrogen-rich-atmosphere.html

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Ignas Snellen et al, Strong and variable stratospheric CO emission from lava-planet 55 Cnc e observed with NIRCam/JWST, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2606.11866

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