외계행성 타이로스, ‘철-나트륨-수소 바람’ 대기 구조 첫 관측

[CBC뉴스] 900광년 떨어진 외계행성 타이로스의 대기가 처음으로 3차원으로 관측됐다. 국제 연구팀이 칠레 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)을 사용하여 이 기체 외계행성의 대기 구조를 성공적으로 규명한 것이다. 이 발견은 과학 저널 네이처(Nature)에 발표됐으며, 연구팀은 철(Fe), 나트륨(Na), 수소(H)로 이루어진 독특한 3개 층 구조를 확인했다고 밝혔다.

타이로스는 고물자리 방향에 위치한 목성형 외계행성으로, 중심별 WASP-121을 매우 가까운 거리에서 30시간마다 공전한다. 이 행성은 한쪽 면이 항상 별을 마주 보고 있어 매우 뜨겁고, 반대쪽은 훨씬 차가운 특성을 지닌다. 이러한 특징 덕분에 타이로스는 철과 나트륨을 포함한 여러 원소가 복잡한 대기 패턴을 형성하고 있다.

연구를 이끈 줄리아 빅토리아 세이델 박사는 “타이로스의 대기 구조와 움직임은 마치 공상과학 소설에서나 나올법한 일”이라며 “이 행성의 대기는 지구뿐만 아니라 모든 행성에서 날씨가 작용하는 방식에 대한 우리 이해에 도전한다”고 전했다. 타이로스의 대기 관측은 에스프레소(ESPRESSO)라는 첨단 고해상도 분광 장치를 통해 이루어졌으며, 이 장치는 8.2m 지름의 개별 망원경 4개에서 포착된 빛을 결합해 세밀한 관측을 가능하게 했다.

연구팀은 타이로스가 중심별 앞을 완전히 통과하는 동안 대기를 관측하여 여러 원소를 감지하고 대기의 여러 층을 조사했다. 그 결과, 철, 나트륨, 수소가 각각 행성 대기의 깊은 층, 중간층, 얕은 층을 이루며 거대한 바람을 형성하고 있다는 사실이 밝혀졌다.

세이델 박사는 “놀랍게도 제트기류는 타이로스 적도 주변에서 물질을 회전시키는 반면, 아래층 대기에서는 별도의 바람이 더운 쪽에서 차가운 쪽으로 가스를 이동시키고 있다”며 “이런 기후는 어떤 행성에서도 본 적이 없다”고 설명했다.

이번 연구의 공동 저자인 스웨덴 룬드대의 비비아나 프리노스 연구원은 “이렇게 먼 외계행성의 화학적 구성이나 날씨 패턴을 연구할 수 있다는 것은 정말 놀라운 일”이라며 “하지만 지구같이 작은 외계행성의 대기를 밝히려면 칠레에 건설 중인 지름 39m 극대망원경(ELT) 같은 더 큰 망원경이 필요하다”고 덧붙였다.

이번 연구는 외계행성의 대기 구조에 대한 새로운 이해를 제공하며, 앞으로 더 많은 외계행성의 대기 관측과 분석을 통해 우주의 다양한 기후 패턴을 이해하는 데 기여할 것으로 기대된다.

◆ 출처 : Nature, Julia Victoria Seidel et al., ‘Vertical structure of an exoplanet’s atmospheric jet stream’

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▮ CBC뉴스ㅣCBCNEWS 한종구 기자

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