화산활동이 활발한 행성에서 대기가 만들어지는 현상을 포착했습니다.

 

지구 크기의 새로운 외계 행성인 LP 791-18 d의 연구결과 소식입니다. 이 행성은 활발한 화산 활동으로 표면에 대기가 만들어질 수 있다는데요. 이 행성은 지구에서 약 90 광년 떨어진 남쪽 별자리 크레이터에 위치한 적색 왜성 주위를 돌고 있으며, 지구보다 약간 더 크고 더 무거운 것으로 밝혀졌습니다. 연구팀은 이 행성이 아마도 우리 행성보다 훨씬 더 화산 활동이 활발할 것이라고 추측합니다.

연구의 공동 저자이자 몬트리올 대학교 연구소의 천문학 교수인 비욘 베네케는 "LP 791-18 d는 항상 동일한 면이 별을 향하고 있습니다. 항성을 향하는 표면은 표면에서 액체 물이 존재하기에는 너무 뜨거울 것입니다. 하지만 이 행성의 화산 활동의 양은 행성 전체에 걸쳐 발생할 수 있으며, 이는 대기를 유지할 수 있는데 기여할 수 있습니다. 더불어 수증기가 항성 반대편 면에서 응결될 수 있게 될 것입니다."

 

새로 발견된 LP 791-18d의 예상 이미지. NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (KRBwyle)

 

연구팀은 NASA의 '테싱 외계 행성 조사 위성(Tess)'와 '스핏처 우주 망원경'에서 수집한 데이터를 사용하여 LP 791-18 d를 발견하고 특성화했습니다. TESS는 지구 궤도에서 외계 행성을 수색하며, 이러한 행성이 위성의 관점에서 주인 별의 앞면을 횡단할 때 발생하는 빛의 감소로 인한 신호를 감지합니다. 스피처 망원경은 2020년 1월에 폐기되었으며, LP 791-18 d 관측은 망원경이 폐기되기 전에 진행된 마지막 관측 중 하나였습니다. (하지만 스피처는 영구히 종료된 것은 아닙니다. 프라이빗 팀이 망원경을 부활시키기 위한 제안을 하였으며, 이는 주로 자원을 해방하기 위해 폐기된 것이므로 가능성이 있습니다. 이는 NASA의 제임스 웹 우주 망원경을 위한 자원을 해방하고자 합니다.

LP 791-18 d는 LP 791-18 b와 c와 함께 있는 세 번째 행성입니다. 이 세 행성 중에서 행성 b는 지구보다 약 20% 크기가 크며, 행성 d는 지구보다 약 2.5배 넓고 최소 7배 이상 무거운 것으로 알려져 있습니다.

행성 c와 d는 적색 왜성 별 주위를 상대적으로 가까운 거리로 공전합니다. 이러한 상호작용은 새로 발견된 외계 행성에 중요한 영향을 미칩니다.

"더 무거운 행성 c가 근접할 때마다 행성 d에 중력적인 끌어당김을 일으켜 그 궤도를 약간 타원형으로 만듭니다,"라고 NASA 관계자들은 발표한 바 있습니다. "이 타원형 궤도 위에서 행성 d는 별을 돌 때마다 약간 변형되며, 이 변형은 행성의 내부를 상당히 가열하여 표면에서 화산 활동을 일으킬 수 있습니다. 이러한 변형은 목성과 그 위성들이 이오에게 비슷한 방식으로 영향을 미칩니다."

이러한 "조석 가열"로 인해 이오는 태양계에서 가장 화산 활동이 활발한 천체입니다. 이오는 유황 이산화물로 지배되는 가벼운 대기를 가지고 있지만, 훨씬 더 큰 LP 791-18 d는 화산 가스를 더 많이 유지할 수 있을 것으로 예상됩니다. 또한 이 행성의 야간면은 액체 물을 지원하기에 충분히 서늘할 수 있습니다.

그러나 이는 행성 d가 생명을 품기에 적합한 후보가 되는 것은 아닙니다. 이 행성은 화산 활동이 너무 많이 발생하여 불안정할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 새로운 행성은 천문학자와 외계 생명체에 관심을 가진 연구자들에게 매력적인 대상이 되고 있으며, 외계 행성 대기의 형성과 진화에 관심이 있는 연구자들에게도 매우 흥미로운 주제입니다.

"지구 및 그 이상의 생명의 기원을 폭넓게 연구하는 천문학 분야에서는 행성의 지각 운동이나 화산 활동이 생명에 필수적인 요소인지 여부가 큰 질문거리입니다"라고 캘리포니아 공과대학교의 NASA 외계 행성 과학 연구소에서 일하는 연구 공동 저자인 제시 크리스텐센은 발표한 바 있습니다. "대기를 제공할 수 있는 뿐만 아니라 이러한 과정은 생명에 중요한 탄소와 같은 물질이 지각에 머무르지 않고 미세한 부유물로 유지될 수 있게 할 수 있습니다."

이 천문학적 발견은 앞으로 더 많은 관찰과 연구를 유도할 것입니다. LP 791-18 c는 이미 미래의 제임스 웹 우주 망원경 관측 대상으로 승인되었으며, 행성 d도 목록에 포함될 수 있을 것으로 예상됩니다. 이를 통해 LP 791-18 d의 계속적인 탐구가 이루어질 것입니다.