제임스 웹 우주망원경이 슈퍼에서 물을 발견하다

외계 행성 WASP-18 b의 대기는 거의 화씨 5,000도(섭씨 2,700도)에 이릅니다.

제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)은 지구 하루 안에 별 주위를 도는 초고온 가스 거대 외계 행성의 대기에서 수증기의 흔적을 발견했습니다.

문제의 외계행성 WASP-18 b는 태양계에서 가장 큰 행성인 목성보다 10배나 더 큰 거대 가스 행성이다. 이 행성은 지구에서 약 400광년 떨어져 있고 평균 거리가 310만 킬로미터에 불과한 태양과 같은 별 WASP-18을 공전하고 있기 때문에 매우 극단적입니다. 비교를 위해, 태양계의 가장 안쪽 행성인 수성은 6,340만km(3,940만 마일) 거리에서 태양을 공전합니다.

NASA는 성명을 통해 모별과의 근접성으로 인해 WASP-18 b의 대기 온도가 너무 높아 대부분의 물 분자가 부서진다고 밝혔다. Webb이 잔류 물의 흔적을 찾아냈다는 사실은 망원경의 관측 능력을 입증하는 것입니다.

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NASA는 성명에서 "행성의 대기 스펙트럼은 화씨 5,000도(섭씨 2,700도)에 달하는 극심한 온도에도 불구하고 존재하는 작지만 정밀하게 측정된 여러 가지 물 특징을 명확하게 보여줍니다"라고 밝혔습니다. "그것은 너무 뜨거워서 대부분의 물 분자를 찢을 수 있습니다. 그래서 그 존재를 계속 보는 것은 남은 물을 감지하는 Webb의 특별한 민감성을 말해줍니다."

2008년에 발견된 WASP-18 b는 허블 우주 망원경, NASA의 X선 우주 망원경 찬드라, 외계 행성 사냥꾼 TESS 및 현재는 은퇴한 적외선 스피처 우주 망원경을 포함한 다른 망원경에 의해 연구되었습니다. 그러나 이 우주 망원경 중 어느 것도 행성 대기에 있는 물의 특징을 볼 수 있을 만큼 민감하지 않았습니다.

카네기 과학 연구소의 박사후 연구원이자 새로운 연구의 저자 중 한 명인 안잘리 피에테(Anjali Piette)는 "이 스펙트럼의 물 특징은 너무 미묘하기 때문에 이전 관찰에서는 식별하기 어려웠습니다"라고 말했습니다. "JWST 관측을 통해 마침내 물의 특징을 볼 수 있게 되어 정말 흥미로웠습니다."

WASP-18 b는 매우 거대하고 뜨겁고 모항성에 가깝다는 점 외에도 조석 고정되어 있습니다. 이는 달의 가까운 쪽이 항상 지구를 향하는 것처럼 행성의 한쪽이 항상 별을 향하고 있음을 의미합니다. 이러한 조석 잠금의 결과로 행성 표면 전체에 상당한 온도 차이가 존재합니다. Webb 측정을 통해 처음으로 과학자들은 이러한 차이점을 자세히 매핑할 수 있었습니다.

측정 결과, 행성에서 가장 강렬한 빛을 받는 부분은 황혼 지역보다 최대 2,000°F(1,100°C) 더 뜨거울 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 과학자들은 그렇게 심각한 온도 차이를 예상하지 않았으며 이제 지구 전체에 열 분포를 방지하는 아직 이해되지 않은 메커니즘이 작동하고 있음에 틀림없다고 생각합니다.

"WASP-18 b의 밝기 지도는 대기 항력이 있는 모델과 가장 잘 일치하는 동서풍이 부족함을 보여줍니다"라고 미시간 대학의 공동 저자인 Ryan Challener는 성명서에서 말했습니다. "한 가지 가능한 설명은 이 행성이 강한 자기장을 가지고 있다는 것입니다. 이는 흥미로운 발견이 될 것입니다!"

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온도 지도를 만들기 위해 연구자들은 행성이 별의 원반 앞에서 이동하는 시간과 그 뒤로 사라질 때 모별의 빛의 차이를 측정하여 행성의 적외선 빛을 계산했습니다.

"JWST는 이전보다 WASP-18 b와 같은 뜨거운 거대 행성에 대한 훨씬 더 상세한 지도를 만들 수 있는 민감도를 제공합니다"라고 애리조나 대학의 Sagan Fellow이자 결과를 설명하는 논문의 저자 중 한 명인 Megan Mansfield는 말했습니다. 성명서에서 말했다. "행성이 JWST로 매핑된 것은 이번이 처음이며, 별을 직접 마주하는 행성 지점에서 떨어진 온도의 급격한 하락과 같이 우리 모델이 예측한 것 중 일부가 실제로 나타나는 것을 보는 것은 정말 흥미롭습니다. 데이터에."