천체 물리학자들은 수억 광년 떨어진 두 개의 초고온 목성의 상층 대기에서 바륨을 발견하였다.
EU가 지원하는 SPICE DUNE 및 FOUR ACES 프로젝트의 지원을 받는 과학자들은 태양계 외부의 항성을 공전하는 행성을 관찰하는 동안 예상치 못한 발견을 했다. 그들은 두 거대한 가스군의 대기에서 지금까지 외계 행성의 대기에서 발견된 가장 무거운 원소인 바륨을 발견했다. 이들의 연구는 ‘천문학 및 천체물리학’ 저널에 실렸다.
연구의 주 저자이자 포르투갈 포르토 대학의 박사과정 학생인 Tomas Azevedo Silva는 ‘유럽 남부 천문대(ESO)’ 웹사이트에 게시된 기사에서 “이것은 어떤 면에서 우연한 발견이었다”고 말했다. “우리는 특별히 바륨을 기대하거나 찾고 있지 않았으며, 이전에 어떤 외계 행성에서도 본 적이 없기 때문에 이것이 실제로 행성에서 나온 것인지 교차 확인을 해야 했다.”
바륨은 거대 가스 행성인 WASP-76b와 WASP-121b의 대기권에서 높은 고도에서 발견되었다. 두 개의 외계 행성은 초고온 목성(ultra-hot Jupiter)이라고도 불린다. 이 이름은 별에 매우 가깝게 궤도를 도는 목성만큼 거대한 행성에 붙여진 이름이다. 이러한 근접성은 WASP-76b와 WASP-121b가 별을 공전하는 데 2일 미만이 걸리며 추가로 2,000℃ 이상의 뜨거운 평형 온도를 제공한다는 것을 의미한다.
금속을 기화시키기에 충분히 높은 이러한 극한의 온도는 WASP-76b에서 발생하는 것으로 보이는 강철비와 같은 특별한 특징을 만들어낸다. FOUR ACES가 부분적으로 지원한 2020년 연구에 따르면 ‘철 증기’는 강한 바람에 의해 좀 더 온도가 낮은 야간 환경으로 운반될 때 ‘철 방울’로 응결된다. 그러나 이 놀라운 발견에도 불구하고 천체물리학자들은 WASP-76b 및 WASP-121b의 상층 대기에서 철보다 2.5배 무거운 요소를 발견하였다. “행성의 높은 중력을 감안할 때 우리는 바륨과 같은 무거운 원소가 대기의 더 낮은 층으로 빠르게 떨어질 것으로 예상한다.”
매우 뜨거운 이 두 목성을 관찰하면 과학자들은 외계 행성 대기에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있을 것이다. “가스 상태이고 뜨겁기 때문에 그들의 대기는 매우 확장되어 더 작거나 더 차가운 행성보다 관찰하고 연구하기가 더 쉽다”고 Demangeon박사는 설명한다. 연구팀은 외계행성 암석탐사용 Echelle Spectrograph와 칠레 북부에 위치한 ESO의 VLT(Very Large Telescope)에 있
는 Stable Spectroscopic Observations 장비를 사용하였다.
두 행성 모두에서 바륨이 발견되었다는 사실은 이 무거운 원소가 매우 뜨거운 목성의 대기에서 흔하다는 것을 의미할 수 있다. 그러나 어떤 자연적 과정으로 인해 그렇게 높은 고도에서 바륨이 발견될 수 있는가? Azevedo Silva가 지적했듯이, 거기에 존재하는 요소는 “수수께끼가 많고 직관에 어긋나는”것으로 보인다. 연구원들은 현재 관련된 메커니즘에 대해 확신하지 못하고 있다.
Spice Dune (A SpectroPhotometric Inquiry of Close-in Exoplanets around the Desert to Understand their Nature and Evolution)
- 기간 : 2021.03.01.~2026.02.28
- 예산 : 약 150만 유로 (EU 지원 100%)
- 총괄 : UNIVERSITE DE GENEVE(스위스)
FOUR ACES
- 기간 : 2017.06.01.~2023.05.31
- 예산 : 약 200만 유로 (EU 지원 100%)
- 총괄 : UNIVERSITE DE GENEVE(스위스)
SOURCE: CORDIS
