제임스웹 망원경, 수증기로 구성된 ‘증기 행성’ 첫 발견 [이광식의 천문학+]

[서울신문 나우뉴스]

제임스웹 우주망원경이 본 증기 외계행성 GJ 9827 d의 상상도. 출처: Robert Lea (created with Canva)

제임스웹 우주망원경(JWST)이 많은 수증기를 지닌 외계 행성을 처음으로 관측했다.

13일 미국천문학회(AAS)가 지난 4일 발간하는 ‘천체물리학 저널 레터’에 따르면 ​지구에서 약 100광년 떨어진 이 외계 행성은 두꺼운 증기로 둘러싸여 있다. ‘GJ 9827 d’로 명명된 이 행성은 크기는 지구의 약 2배이며, 질량은 3배 더 무겁다. 대부분이 수증기로 구성된 대기를 가지고 있다.

​몬트리올 대학 트로티에 외계행성연구소의 캐롤라인 피올레-고라예브가 이끄는 연구팀은 ‘투과 분광법’이라는 기술을 사용하여 ‘GJ 9827 d’의 증기적 특성을 발견했다. ​투과 분광법은 원소와 이를 구성하는 화학물질이 특징적인 전자기파에서 빛을 흡수하고 방출한다는 사실에 기초하고 있다. 별에서 나오는 빛이 행성의 대기를 통과할 때, 그 대기의 원소는 특정 파장을 흡수해 빛 스펙트럼에 ‘갭’을 남긴다. 이러한 갭은 그 대기의 특정 원소와 분자의 ‘지문’이다.

피올레-고라예브 연구팀은 ​“GJ 9827 d는 태양계의 지구형 행성과 같이 무거운 분자가 풍부한 대기를 감지한 최초의 행성”이라면서 “이것은 엄청난 진전”이라고 강조했다.

또 위스콘신-매디슨 대학에 재학 중인 연구원인 에샨 라울은 성명을 통해 ​“이런 외계행성을 보는 것은 처음”이라면서 “이 행성은 대부분 뜨거운 수증기로 구성되어 있는 것으로 보이므로 ‘증기 세계’라고 부른다”고 말했다.

천문학자들은 ‘GJ 9827 d’와 같은 ‘증기 세계’가 존재할 수 있다고 오랫동안 추측해왔지만, 이같은 외계행성이 관찰된 것은 이번이 처음이다. 이 행성에는 생명체가 살 수 있을 가능성이 아주 낮지만 지구와 해왕성 크기 사이의 다른 거주 가능한 작은 외계행성을 연구하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 천문학자들은 보고 있다.

항성을 공전하는 물이 지배하는 외계행성 상상도. 출처: NASA.

‘​GJ 9827 d’는 2017년 케플러 우주망원경에 의해 처음 발견되었다. 이 외계행성은 모항성 ‘GJ 9827’에서 840만㎞ 떨어져 있다. 이는 지구와 달 거리의 약 22배, 지구와 태양 사이 거리의 6% 수준이다. 이러한 근접성으로 인해 ‘GJ 9827 d’는 지구 기준으로 6일 만에 궤도를 완료한다. 이 별 주변에서 발견된 3개의 알려진 외계행성 중 세 번째다.​

지난해 허블 우주망원경은 ‘GJ 9827 d’의 대기에서 수증기의 첫 단서를 발견했다. JWST와 근적외선 이미저 및 슬릿리스 분광기(NIRISS) 기기의 민감성 덕분에 연구팀은 이 외계행성이 수증기의 흔적만 있는 것이 아니라, 은유적으로 수증기에 잠겨 있다는 사실을 알아낼 수 있었다.​

연구팀은 ‘GJ 9827 d’와 같은 세계가 더 많이 발견될 것으로 보고 있으며, 이는 증기 행성과 물의 세계가 매우 흔해질 수 있음을 시사하는 것으로 보고 있다.​

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com