지구에서 약 26광년 떨어진 처녀자리에서 적색왜성을 가까이서 도는 대형 암석 행성 GJ 486 b 대기에서 수증기가 포착돼 학계의 관심을 받고있다.

1일(현지시간)미국 항공우주국(NASA)에 따르면 지구보다 약 30%가량 더 크고 질량은 2.8배에 달하는 이 행성은 공전 주기가 1.5일밖에 안 될 정도로 별(항성)에 바짝 붙어있어 표면 온도가 430℃에 달하는 이른바 뜨거운 행성으로 확인됐다.

하지만 제임스 웹 우주망원경(JWST)의 근적외선분광기(NIRSpec)를 이용한 관측에서 놀랍게도 수증기가 포착됐다.

GJ 486 b가 도는 적색왜성은 젊은 별일 때 강한 활동으로 자외선과 X선을 방출해 가까이 있는 행성의 대기를 파괴하는데, 수증기가 존재한다는 것은 이런 극한 환경에서도 대기를 유지하고 있다는 점을 나타내는 것이다.

▲ 대기에서 수증기가 포착된 암석형 행성 GJ 486 b 상상도

지금까지 적색왜성 가까이 있는 암석형 행성에서 대기가 포착된 적은 없다고 한다.

이번 관측을 주도한 애리조나대학의 행성과학자 사라 모란 박사는 "물에 의한 것이 거의 확실한 신호를 포착했다"면서 "하지만 이 물이 행성 대기의 일부인지, 아니면 별에서 나온 것을 보고 있는 것인지는 아직 단언할 수 없다"고 했다.

웹망원경 관련 프로그램 책임 연구원인 존스 홉킨스대학 응용물리학연구소의 케빈 스티븐슨 박사도 "뜨거운 암석형 행성 대기에 있는 수증기가 포착된 것이라면 외계행성 과학에서 큰 성과가 될 것"이라면서 "하지만 아직 신중해야 하며 항성에서 나온 것이 아니라는 점을 확실히 해야 한다"고 덧붙였다.

GJ 486 b는 동주기 자전으로 낮과 밤면이 고정된 것으로 추정된다.

이 행성이 대기를 갖고있다면 항성 앞을 지나는 천체면 통과(transit) 때 대기를 지나 지구에 도달하는 별빛을 투과분광법으로 분석해 대기 성분을 파악할 수 있다.

연구팀은 두 차례에 걸쳐 이런 천체면 통과를 관측한 뒤 3가지 분석법을 통해 가장 짧은 적외선 파장에서 급증하는 신호를 포착했으며, 컴퓨터 모델 분석을 통해 수증기일 가능성이 가장 높다는 결론을 내렸다.

연구팀은 GJ 486 b의 천체면 통과 때 항성의 흑점을 앞을 지난 증거는 관측 못 했지만 그렇다고 항성에 흑점이 없다고 할 수는 없다면서 이 흑점이 수증기를 갖고 있으면 행성 대기에 수증기가 있는 것처럼 보일 수 있다고 덧붙였다.

불덩어리와 같은 항성에 수증기가 존재한다는 것이 뜻밖의 사실로 받아들여질 수도 있으나 흑점은 주변보다 온도가 크게 낮아 수증기가 생길 수 있다고 한다.

이는 태양의 흑점에서도 마찬가지인데, GJ 486 b의 항성은 태양보다 온도가 훨씬 낮은 적색왜성이어서 흑점에 더 많은 수증기가 존재할 수 있는 것으로 제시됐다.

연구팀은 앞으로 추가 관측에서 웹 망원경의 '중적외선장비'(MIRI)로 낮면을 관측해 가장 뜨거운 부분이 항성의 빛을 직접 받는 곳에서 다른 부위로 옮겨가 있다면 대기가 존재해 열이 순환하고 있다는 점을 나타내는 것이 될 수 있다고 했다.

이밖에 수증기의 출처를 구분하는데 웹망원경의 '근적외선이미저 및 무슬릿 분광기'(NIRISS)도 필요할 것으로 제시했다.

연구팀이 이번 관측 결과를 정리한 논문은 '천체물리학저널 회보'(The Astrophysical Journal Letters)에 실릴 예정이다.

<연합>

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