'팝콘'처럼 부푼 특이 외계행성, 동쪽과 서쪽 대기 온도 달라

지난 5월 제임스웹 우주망원경 관측 자료 등을 바탕으로 그린 외계행성 WASP-107b. NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI) 제공

지구에서 약 210광년(빛의 속도로 1년간 이동한 거리) 떨어진 외계 행성 'WASP-107b'는 대기가 부풀어 오른 가스 행성으로 밀도가 매우 낮아 '팝콘 행성'이라는 별명이 있다. 이 행성을 추가로 분석한 결과 기존 예측과 다르게 비대칭적인 특성도 발견됐다.

매튜 머피 미국 애리조나대 스튜어드천문대 연구원이 이끈 국제 공동연구팀은 외계 행성 WASP-107b이 대기 특성이 동서로 비대칭적이라는 사실을 발견하고 연구결과를 24일(현지시간) 국제학술지 '네이처 천문학'에 공개했다.

2017년 발견된 WASP-107b는 지구가 태양 주변을 돌듯 처녀자리에 있는 별인 'WASP-107'을 중심으로 공전하는 외계 행성이다. WASP-107b는 목성과 비교하면 부피가 80%지만 질량은 10%도 되지 않아 지금까지 발견된 행성 중에서 밀도가 매우 낮은 편에 속한다. 

선행 연구에 따르면 WASP-107b는 찌그러진 타원형 궤도로 공전한다. 이때 행성에 가해지는 중력이 계속 늘었다 줄었다 하는 과정에서 열이 발생하는 '조석 가열' 현상 때문에 가스가 팽창하면서 질량에 비해 부피가 커진 것으로 분석됐다.

 
외계 행성 대기를 연구할 때는 행성이 공전하는 별 앞에 놓이는 순간 대기를 통과하는 빛의 스펙트럼을 측정하고 이를 분석해 다양한 정보를 얻어낸다. 연구팀은 제임스웹 우주망원경(JWST) 근적외선카메라(NIRCam)의 높은 감도를 활용해 WASP-107b 동쪽과 서쪽의 정보를 따로 파악하는 데 성공했다.

분석 결과 행성 동쪽과 서쪽의 특성이 다르며 온도 차이가 난다는 사실이 발견됐다. 연구팀은 "행성 한쪽이 다른 쪽보다 빨리 가열되는 것"이라고 설명했다. WASP-107b와 비슷한 형태의 행성은 대기 비대칭성이 없을 것이라는 기존 예측을 뒤집은 결과다.

연구팀은 추가 관측을 통해 대기 비대칭성의 원인을 더 자세히 파악할 계획이다. WASP-107b가 어떻게 특별한 구조를 유지하고 열이나 바람, 대기 화학 조성이 어떻게 상호작용하는지 알아내는 데 도움이 될 것으로 분석된다.

연구팀은 "WASP-107b 대기에서 일어나는 과정을 살펴 극한 조건에서 기후가 어떻게 작동하는지에 대한 통찰을 얻을 수 있다"고 말했다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1038/s41550-024-02367-9

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]