외부행성에 대한 스펙트럼 밝혀져

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-14

최근 태양계 행성이 확장된 것과 유사한 삼중 행성 시스템(triple planetary system)이 연구됨으로써, 원거리의 항성을 순환하는 행성에 대한 최초의 스펙트럼이 확인되었다. 이러한 사실은 행성의 형성과 조성에 대한 새로운 시각을 제시할 것으로 예상되며, 지구 외 다른 곳에서 생명체 탐지를 위한 초석을 이룰 것으로 기대된다. 행성의 스펙트럼은 지문과 같은 역할을 한다. 스펙트럼은 행성 대기에 존재하는 화학 원소에 대한 중요한 정보를 제공한다. 이를 이용하면 행성이 어떻게 형성되었는지를 이해할 수 있으며, 향후 생명체의 존재 가능성을 제시할 지도 모를 일이다. 연구진은 HR 8799 항성을 순환하는 거대한 외부행성(exoplanet)의 스펙트럼을 얻을 수 있었다. 항성은 지구로부터 약 130 광년 떨어져 있다. 항성은 태양보다 1.5 배의 질량을 갖고 있으며, 태양계를 닮은 행성 시스템을 구성하고 있다. 세 개의 거대 행성은 2008년에 목성보다 7-10 배의 질량을 갖는 것으로 다른 연구진에 의해 확인되었다. 이러한 행성들은 태양에서 지구의 거리보다 20-70배 멀리 떨어져 있으며, 태양계의 소행성대 및 카이퍼 대(asteroid and Kuiper belts)와 유사하게 작은 물체의 띠를 이룬 형태를 취하고 있다. 연구진은 목성보다 약 10 배 큰 질량과 섭씨 800온도를 갖고 있는 세 개의 행성 중 가운데 있는 것에 연구를 집중하였다. 5 시간 이상의 노출 후에도 연구진은 호스트 행성의 밝은 빛으로 인해 행성의 스펙트럼을 정확히 관찰하는데 어려움을 겪었다. 태양과 같은 항성을 순환하는 외부행성에 대한 스펙트럼은 이번이 최초이다. 이전에 얻을 수 있었던 유일한 스펙트럼은 우주 망원경을 이용하여 외부행성이 지나친 경로를 관찰한 것으로 항성에서 발생한 빛의 전과 후를 비교하여 스펙트럼을 추출해내는 것이었다. 하지만, 이러한 방법은 외부행성의 궤도 방향이 정확히 일치하는 경우에만 적용이 가능하다. 반면 이번에 확인된 스펙트럼은 ESO의 초대형 망원경(Very Large Telescope (VLT))을 통해 궤도 방향에 의존하지 않고 직접적인 관찰이 가능했다. 호스트 항성은 행성보다 수 천배 밝기 때문에 이번 연구 결과는 놀랍다. 이는 촛불 바로 옆에 300 W 전구가 켜져 있는 상황에서 불꽃을 확인하는 것과 다름이 없다. 이번에 수집된 데이터에 따르면 행성을 둘러싼 대기는 여전히 완벽히 이해되지 못하고 있음을 시사한다. 스펙트럼에서 관찰된 특징은 현재의 이론 모델과 호환되지 못한다. 따라서, 대기 구름의 보다 상세한 묘사를 고민하거나 혹은 대기가 이전에 추정된 것과 다른 화학 조성임을 받아들여야 할 것이다. 천문학자들은 나머지 두 거대 행성에 대한 지문을 얻길 기대하고 있으며, 이러한 정보는 태양계와 같은 행성 시스템의 형성에 대해 새로운 시각을 제시할 것으로 기대된다. [그림] 약 130 광년 떨어져 있는 HR 8799 항성 주변을 순환하는 거대 외부 행성의 스펙트럼. 본 몽타쥬는 항성의 이미지와 스펙트럼을 나타내는데, ESO의 초대형 망원경으로 관찰됨. fig_11.jpg 출처 : http://www.photonics.com/Content/ReadArticle.aspx?ArticleID=40785