외계 행성 낮밤 온도 차이, 첫 구별했다

지구서 700광년 떨어진 ‘WASP-39b’ 관측
낮은 800도·밤은 600도…세찬 바람 예상
제임스 웹 망원경 내 적외선 감지기로 잡아내

지구에서 700광년 떨어진 외계 행성 ‘WASP-39b’의 상상도. 중심별과 거리가 지구와 태양 사이의 20분의 1 수준인 700만㎞에 불과하다. 이 때문에 앞면은 늘 낮, 뒷면은 밤이 유지되는 ‘조석 고정’이 나타난다. 우주과학계는 제임스 웹 우주망원경을 통해 이 외계 행성의 낮과 밤 온도를 따로 구하는 데 성공했다고 15일(현지시간) 밝혔다. NASA 제공

태양계 밖 외계 행성의 낮과 밤 온도 차이가 사상 처음으로 관측됐다. 외계 행성은 지구에서 워낙 멀리 떨어져 있어 그동안은 낮과 밤 온도 차를 따로 알아내기가 어려웠다. 2021년 발사한 제임스 웹 우주망원경의 뛰어난 관측 성능으로 전에는 알 수 없던 외계 행성의 비밀이 하나씩 벗겨지고 있다.

미국 존스홉킨스대 연구진이 주축이 돼 독일과 영국 과학자 등이 함께 구성한 국제 공동연구진은 15일(현지시간) 지구에서 700광년 떨어진 외계 행성 ‘WASP-39b’의 낮과 밤 온도를 측정하는 데 성공했다고 밝혔다.

연구진에 따르면 태양계 목성보다 지름이 1.3배 큰 거대 외계 행성인 WASP-39b의 낮 온도는 800도다. 밤은 이보다 200도 낮은 600도로 관측됐다.

WASP-39b는 중심별과의 거리가 지구와 태양 사이의 20분의 1 수준인 700만㎞에 불과하다. 이렇게 중심별과 거리가 가깝기 때문에 WASP-39b에서는 ‘조석 고정’이 나타난다. 중심별의 중력으로 인해 행성의 공전과 자전 주기가 똑같아지는 천체 현상이다.

조석 고정 때문에 WASP-39b의 앞면은 중심별 쪽을 늘 바라본다. 이 때문에 항상 낮이다. 반대로 뒷면은 늘 중심별을 등지고 있기 때문에 항상 밤이다.

외계 행성의 낮과 밤 온도가 따로 확인된 것은 이번이 처음이다. 이런 일이 가능했던 것은 미국 항공우주국(NASA)이 2021년 쏘아올린 제임스 웹 우주망원경으로 WASP-39b를 관측했기 때문이다. 제임스 웹 우주망원경에는 ‘근적외선 분광기’라는 고성능 관측 장치가 장착돼 있다. 이전 망원경보다 훨씬 세밀하게 특정 외계 행성의 온도를 살필 수 있다.

이전에 WASP-39b를 관찰했던 망원경들은 대기에 이산화탄소, 이산화황, 수증기, 나트륨 등이 섞여 있다는 점을 알아냈지만, 낮과 밤의 온도 차까지는 파악할 수 없었다.

연구진은 NASA 공식 발표를 통해 “(외계 행성의) 낮과 밤 온도 차이를 분석할 수 있다는 점은 놀라운 일”이라며 “제임스 웹 우주망원경은 매우 안정적인 관측 기기를 지니고 있다”고 설명했다.

연구진은 격차가 꽤 큰 낮과 밤 온도로 인해 WASP-39b에는 세찬 바람이 불 것으로 예상했다. 기체는 기온이 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동하기 때문이다. 연구진은 “시속 수천㎞에 이르는 바람이 WASP-39b에서 몰아칠 수 있다”고 전망했다. 앞으로 연구진은 WASP-39b처럼 조석 고정 상태인 다른 외계 행성의 낮과 밤 온도차를 구하는 추가 연구에 들어갈 계획이다.

이정호 기자 run@kyunghyang.com