아침에 대기에 구름이 끼고 저녁에 맑아지는 지구와 같은 기상 현상이 외계행성에서 처음 관측됐다. 아직 수수께끼가 많은 외계행성의 진화 과정을 이해할 중요한 성과에 많은 관심이 모였다.
미국 존스홉킨스대학교 등이 참여한 국제 연구팀은 25일 관측 보고서를 내고 거대한 가스행성 WASP-94A b의 기상 현상을 제임스웹우주망원경이 포착했다고 전했다. 이번 연구는 지난 21일 국제 학술지 사이언스(Sceince)에 먼저 소개됐다.
WASP-94A b는 현미경자리 방향으로 약 690광년 거리에 자리한 쌍성계 WASP-94를 공전한다. 밤의 상공에 형성된 구름이 새벽까지 크게 증가했다가 낮에 줄어들고, 저녁에 완전히 사라져 하늘이 맑아지는 뚜렷한 기상 변화가 관찰됐다.
존스홉킨스대 한나 로빈스 연구원은 “2014년 처음 발견된 WASP-94A b는 목성의 약 절반 정도 질량을 가졌고 공전 주기는 약 4일”이라며 “이번 발견은 태양계 바깥 행성의 대기 변화를 분명히 보여준 것으로, 외계행성을 탐사하는 체계를 재구성할 가능성도 있다”고 강조했다.
이어 “WASP-94A b는 조석잠금 상태로, 행성이 주성과 항상 같은 면(낮쪽)을 보고 있어 반대편은 어둠 상태(밤쪽)로 남게 된다”며 “이로 인해 행성 전체의 온도 차이가 매우 크고 밤과 낮쪽 온도 차이는 무려 350℃에 이른다”고 설명했다.
연구팀은 제임스웹우주망원경에 탑재된 근적외선 촬영·연속파장 분광기(NIRISS)를 적극 활용했다. 지구에서 볼 때 주성의 앞쪽을 통과하는(트랜싯) 동안 WASP-94A b의 움직임과 광량을 분석해 행성의 아침과 저녁 대기의 변화를 각각 파악할 수 있었다.
이번 조사에서 연구팀은 아침 무렵 WASP-94A b의 대기는 규산마그네슘의 두꺼운 구름으로 덮이는 반면, 저녁에는 비교적 구름이 없다는 점을 알아냈다. 하루 사이클로 나타났다 사라지는 구름은 온도가 낮은 밤쪽에서 형성된 후, 강력한 바람에 의해 낮쪽으로 순환한다고 연구팀은 추측했다.
한나 로빈슨 연구원은 “뜨거운 목성형 행성에 구름이 퍼져 있다는 것은 꽤 이전부터 추측된 사실”이라며 “이런 유형의 행성은 흐린 유리창을 통해 행성을 보는 것과 같이 제약이 많아 관찰 자체가 어렵다”고 언급했다.
연구원은 “근적외선 관측이 가능한 제임스웹우주망원경을 통해 WASP-39b와 WASP-17b 등 같은 목성형 거대행성에서도 동일한 구름 사이클을 확인했다”며 “이런 현상이 태양계 바깥쪽 거대 가스행성들에서 일반적일 가능성을 알아낸 점은 의미가 있다”고 자평했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
