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[IT뉴스][사이테크+] "웹 망원경, 외계행성 대기중 이산화탄소 처음으로 직접 포착"

온카뱅크관리자

2025-03-18 05:07:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 美 연구팀 "130광년 밖 외계행성 4개 직접 촬영…대기 중 이산화탄소 확인" 
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 (서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 130광년 밖에 있는 별을 돌고 있는 4개의 외계행성으로 이루어진 행성계(HR 8799)를 촬영한 이미지에서 이산화탄소를 처음으로 직접 포착했다. 
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 <img alt="130광년 밖 다중 외계행성계 HR8799와 4개의 거대 외계행성 130광년 떨어져 있는 다중 외계행성계의 중심별 'HR 8799'와 그 주위를 돌고 있는 거대 외계행성 4개(b, c, d, e)를 제임스 웹 우주망원경(JWST) 근적외선카메라(NIRCam)로 촬영한 사진. 흰색별 기호는 코로나그래프에 의해 빛이 차단된 중심별 HR 8799의 위치이고, 외계행성 색깔 중 파란색은 4.1㎛, 녹색은 4.3㎛, 빨간색은 4.6㎛ 파장이다. [NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer(JHU), L. Pueyo(STScI), M. Perrin(STScI) 제공. 재판매 및 DB 금지]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/18/yonhap/20250318050006295ecoy.jpg" data-org-width="500" dmcf-mid="2dEYecLKX0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/18/yonhap/20250318050006295ecoy.jpg" width="658">
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 130광년 밖 다중 외계행성계 HR8799와 4개의 거대 외계행성 130광년 떨어져 있는 다중 외계행성계의 중심별 'HR 8799'와 그 주위를 돌고 있는 거대 외계행성 4개(b, c, d, e)를 제임스 웹 우주망원경(JWST) 근적외선카메라(NIRCam)로 촬영한 사진. 흰색별 기호는 코로나그래프에 의해 빛이 차단된 중심별 HR 8799의 위치이고, 외계행성 색깔 중 파란색은 4.1㎛, 녹색은 4.3㎛, 빨간색은 4.6㎛ 파장이다. [NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer(JHU), L. Pueyo(STScI), M. Perrin(STScI) 제공. 재판매 및 DB 금지]
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 미국 존스홉킨스대 윌리엄 발머 연구원(박사과정) 연구팀은 18일 국제 학술지 천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)에서 JWST 근적외선카메라(NIRCAM)로 HR 8799와 주변 행성들을 촬영, 이산화탄소 등 원소가 이전에 생각했던 것보다 더 많이 포함돼 있음을 확인했다며 이같이 밝혔다.
 연구팀은 이는 HR 8799 주변 외계행성 4개가 태양계의 목성·토성처럼 단단한 핵 주변에 가스가 뭉쳐 형성됐다는 강력한 증거이며, JWST로 외계행성 대기 성분 등 화학적 특성을 직접 분석하는 게 가능하다는 것을 보여준다고 말했다.
 130광년 밖 페가수스 자리의 HR 8799는 질량이 태양의 1.5배, 밝기가 태양의 4.9배인 별로 주위에 최소 4개의 거대 외계행성(HR 8799b·c·d·e)이 있으며, 2008년 이후 천문학계에서 주요 외계행성 연구 대상이 돼 왔다. 
 HR 8799 다중 행성계는 3천만년밖에 안 된 젊은 시스템으로 외계행성들은 여전히 적외선을 다량 방출하고 있으며, 과학자들은 이를 통해 외계행성계 형성 과정을 별이나 갈색 왜성(brown dwarf)과 비교할 수 있는 데이터를 얻고 있다. 
 연구팀은 거대 외계행성은 목성이나 토성처럼 고체 핵이 가스를 천천히 끌어당기거나 젊은 별의 냉각 원반에서 거대 천체로 빠르게 붕괴하는 두 가지 방식으로 만들어질 수 있다며 어떤 모델이 더 일반적인지 알면 외계행성 유형을 구별할 수 있는 단서를 얻을 수 있다고 말했다.
 연구팀은 이 연구에서 JWST의 코로나그래프(coronagraph)로 중심별에서 나오는 밝은 빛을 차단하고, 근적외선카메라(NIRCAM)를 이용해 주변 외계행성들을 3~5㎛ 파장대로 관측해 촬영했다.
 이어 촬영된 이미지를 분석해 이산화탄소와 다른 대기 성분을 나타내는 적외선을 포착했으며, 이들 외계행성의 대기가 이전에 생각했던 것보다 더 많은 무거운 원소들을 포함하고 있다는 사실을 발견했다.
 JWST는 2022년 700광년 밖의 가스 행성 'WASP-39 b'가 중심별 앞을 지날 때 대기가 별빛을 어떻게 변화시키는지를 분석하는 간접적인 방법으로 이산화탄소를 감지한 적이 있으나 이산화탄소를 직접 확인한 것을 이번이 처음이다.
 발머 연구원은 "이렇게 강한 이산화탄소 특징이 포착된 것은 이들 외계행성의 대기에 탄소, 철 같은 더 무거운 원소가 상당량 있음을 보여준다"며 "이는 이들 외계행성이 목성·토성과 같은 방식으로 형성됐음을 시사한다"고 말했다.
 이어 "이런 연구를 통해 태양계와 생명, 우리 자신을 외계행성계와 비교함으로써 우리 존재의 맥락을 이해할 수 있기를 바란다"며 "외계행성계를 촬영해 비교하면 태양계가 우주에서 얼마나 특이한 존재인지 또는 일반적인 존재인지 알 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 
 ◆ 출처 : The Astrophysical Journal, William Balmer et al., 'JWST-TST High Contrast: Living on the Wedge, or, NIRCam Bar Coronagraphy Reveals CO2 in the HR 8799 and 51 Eri Exoplanets' Atmospheres', http://dx.doi.org/10.3847/1538-3881/adb1c6
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