요약:
제임스 웹 우주 망원경의 도움으로 천문학자들은 초기 지구와 유사한 외계 행성에 대기가 있다는 강력한 증거를 발견했습니다. HD 3167b라고 불리는 이 행성은 용암행성이지만 용암행성이라기엔 너무 차갑고 생명체가 살기에는 너무 뜨겁다. 이전까지 학계에서는 일반적으로 별에 너무 가까운 암석 행성의 대기가 항성 방사선에 의해 제거될 것이라고 믿었습니다. 관련 결과는 시카고 대학교 팀에 의해 완성되었으며 The Asphysical Journal Letters 최신호에 게재되었습니다.
새롭게 발견된 용암세계 HD 3167b. 이미지 출처: NASA 공식 홈페이지
HD 3167b는 물고기자리 방향으로 지구에서 약 154광년 떨어져 있습니다. 호스트 별을 한 번 공전하는 데 지구 시간은 0.96일, 24시간도 채 걸리지 않으며 조석 고정되어 있습니다. 한쪽은 항상 별을 향하고 다른 쪽은 항상 어둡습니다. 이론적 계산에 따르면 햇볕이 잘 드는 쪽의 평형 온도는 규산염 암석을 녹이기에 충분한 1,786켈빈에 도달할 수 있습니다.
이 행성의 반지름은 지구의 약 1.6배, 질량은 지구의 약 4.84배입니다. 그것은 바위가 많은 "슈퍼 지구"입니다. 모성 HD 3167은 태양보다 약간 작지만 궤도가 매우 가깝기 때문에 행성이 받는 방사선의 강도는 여전히 매우 높습니다.
연구팀은 웹 망원경의 MIRI 중적외선 장비를 사용하여 행성의 2차 일식 기간 동안 태양 쪽의 열 복사를 측정했습니다. 결과는 낮의 밝기 온도가 대기가 없는 암석 행성에 대한 이론적 기대치보다 훨씬 낮다는 것을 보여줍니다. 가장 합리적인 설명은 대기가 냉각 역할을 한다는 것입니다. 즉, 항성 복사의 일부가 다시 반사되고, 대기 흐름이 낮의 열을 그늘진 반구로 전달하여 태양 쪽의 최고 온도를 낮출 수도 있다는 것입니다.
이 발견은 녹은 행성의 진화에 대한 사람들의 이해를 변화시켰습니다. 과거 모델에 따르면, 별의 고에너지 자외선 복사와 항성풍은 계속해서 행성의 외부 가스를 날려버릴 것이며, 그러한 행성이 오랫동안 대기를 유지하기 어렵게 만들 것이라고 합니다. 이를 토대로 HD 3167b의 대기는 행성 자체에서 나올 가능성이 있는 것으로 추측된다. 마그마 바다는 암석 물질을 지속적으로 증발시키고 상층 대기를 보충하며 항성풍을 제거하는 것과 경쟁합니다. 또한 현재 가장 약한 항성 방사선을 받는 것으로 알려진 용암 행성이지만 대기가 있다는 증거가 있습니다.
또한 팀은 최종 확인이 아닌 대기의 존재에 대한 강력한 증거를 찾았을 뿐임을 상기시켰습니다. 대기의 화학적 조성은 정확하게 결정될 수 없으며 이를 구별하기 위해서는 더 많은 Webb 분광 관측이 필요합니다.
수십억 년 전의 원시 지구 역시 마그마로 가득 찬 세계였기 때문에 용암 행성은 초기 지구의 '모델'로 간주됩니다. HD 3167b가 대기를 어떻게 유지하는지 관찰하면 젊은 지구가 뜨거운 환경에서 점차 냉각되어 표면에 액체 물이 출현하는 조건을 만드는 과정을 이해하는 데 도움이 됩니다.
그러나 연구자들은 대기가 열을 일부 빼앗아가더라도 행성의 낮 부분은 여전히 암석을 녹일 만큼 뜨겁고 알려진 생명체가 생활할 환경이 없다고 지적했습니다.
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