[표지로 읽는 과학] 목성 크기에 해왕성 질량 가진 '팝콘 행성'의 비밀

네이처 제공

국제학술지 '네이처'는 이번주 표지로 태양계 밖에 있는 외계 행성 'WASP-107b'의 모습을 실었다.

지구에서 200광년(1광년은 빛이 1년 가는 거리, 약 9조4600억km) 떨어진 이 외계 행성은 앞서 여러가지 독특한 특성이 관찰됐다. 지난해에는 이 행성의 대기에서 수증기와 이산화황, 규산염으로 이뤄진 '모래 구름'이 발견되면서 화제가 됐다.  

WASP-107b은 일명 '팝콘 행성'이라고도 불린다. 질량은 지구의 30.5배로 해왕성과 비슷하지만 밀도는 낮아 크기는 목성과 비슷하다. 덩치에 비해 낮은 밀도를 가진 특성이 마치 팝콘과 비슷하다고 해 이같은 별명이 붙여졌다. 앞서 학계에선 이 행성이 큰 질량과 낮은 밀도를 갖게 된 원인을 찾기 위한 움직임이 활발했다.

과학자들이 제임스웹우주망원경(JWST)을 사용해 팝콘 행성의 이같은 특성의 비밀을 풀어냈다. 루이스 웰뱅크스 미국 애리조나대 교수가 이끄는 국제공동 연구팀은 JWST의 근적외선 카메라(NIRCam)와 중적외선 관측 장비(MIRI)로 얻어낸 데이터를 통해 WASP-107b의 내부적 특성을 밝혀낸 연구 결과를 최근 국제학술지 '네이처'에 발표했다.

연구팀은 이 장비들들 활용해 WASP-107b가 345K(캘빈·절대온도 단위로 K=℃+273.15)이상의 아주 높은 내부 온도를 갖고 있다는 사실을 확인했다. 이 행성이 품은 고온은 행성 주위의 대기를 가열해 팽창시켜 행성을 형성하는 궤도를 확장시키는 것으로 나타났다.

연구팀은 "높은 내부 온도는 행성의 큰 반경과 낮은 밀도의 이유를 자연스럽게 설명할 수 있다"고 말했다. 이어 "이러한 가열 현상은 다양한 외계 행성 개체군에 대한 내부 구조를 추론하는 데 중요한 참고사항이 될 수 있다"고 덧붙였다.

<참고 자료>

- doi.org/10.1038/s41586-024-07514-w

[박정연 기자 hesse@donga.com]