외계 행성 WASP-127b의 초고속 제트 기류 발견

천문학자들이 지구로부터 500광년 이상 떨어진 거대한 외계 행성 WASP-127b에서 극도로 강력한 바람이 적도를 강타하고 있음을 발견했습니다. 시속 33,000km에 달하는 이 바람은 행성에서 측정된 것 중 가장 빠른 제트 기류를 형성합니다. 이번 발견은 칠레에 있는 유럽 남방 천문대의 초거대 망원경(ESO의 VLT)을 사용하여 이루어졌으며, 멀리 떨어진 세계의 날씨 패턴에 대한 독특한 통찰력을 제공합니다. 지구에서는 토네이도, 사이클론, 허리케인 등이 큰 피해를 주지만, 과학자들은 이제 태양계 외부에서 완전히 다른 규모의 행성 바람을 감지했습니다.

 

 

 

WASP-127b 행성의 특징과 관측 배경

2016년 발견 이후, 천문학자들은 지구로부터 500광년 이상 떨어진 거대한 가스 행성인 WASP-127b의 날씨를 조사해 왔습니다. 이 행성은 목성보다 약간 크지만 질량은 훨씬 작아 ‘부풀어 오른’ 상태입니다. 국제 천문학자 팀은 현재 이 행성에서 초음속 바람이 맹위를 떨치고 있다는 놀라운 사실을 발견했습니다. 괴팅겐 대학교의 과학자이자 이 연구의 주 저자인 리사 노르트만은 “이 행성의 대기 일부는 빠른 속도로 우리를 향해 이동하는 반면, 다른 일부는 같은 속도로 우리에게서 멀어지고 있습니다. 이 신호는 행성의 적도를 도는 매우 빠르고 초음속인 제트 바람이 있음을 보여줍니다.”라고 설명했습니다.

 

 

관측 결과: 전례 없는 속도의 제트 기류

초속 9km(시속 약 33,000km)의 속도로 이동하는 이 제트 기류는 행성 자전 속도의 거의 6배로 움직입니다. 노르트만은 “이것은 우리가 전에 보지 못했던 것입니다.”라고 말합니다. 이는 행성을 도는 제트 기류에서 측정된 가장 빠른 바람입니다. 비교해 보면, 태양계에서 측정된 가장 빠른 바람은 해왕성에서 발견되었으며, ‘겨우’ 초속 0.5km(시속 1,800km)로 움직였습니다. WASP-127b에서 발견된 제트 기류는 태양계에서 관측된 가장 빠른 바람보다 훨씬 빠른 속도를 보여주며, 외계 행성의 대기 현상에 대한 새로운 이해를 제공합니다. 이번 연구는 외계 행성의 기상 시스템이 얼마나 역동적일 수 있는지를 보여주는 중요한 사례입니다.

 

 

 

WASP-127b의 대기 분석 및 복잡한 날씨 패턴 발견

연구팀은 ‘천문학 및 천체 물리학(Astronomy & Astrophysics)’ 저널에 발표된 연구에서 ESO의 VLT에 있는 CRIRES+ 장비를 사용하여 WASP-127b의 날씨와 구성을 분석했습니다. 행성 대기 상층부를 통과하는 모항성의 빛을 측정함으로써 대기 구성을 추적할 수 있었습니다. 분석 결과, 행성 대기에서 수증기와 일산화탄소 분자의 존재가 확인되었습니다. 하지만 연구팀이 대기 물질의 속도를 추적했을 때, 놀랍게도 이중 피크를 관측했는데, 이는 대기의 한쪽은 우리를 향해, 다른 한쪽은 우리에게서 멀어지는 것을 나타냅니다. 연구진은 적도 주변의 강력한 제트 기류가 이러한 예상치 못한 결과를 설명해 줄 것이라고 결론지었습니다.

 

 

 

행성의 온도 분포 및 복잡한 기상 현상

날씨 지도를 추가로 구축하면서 연구팀은 극지방이 다른 지역보다 더 차갑다는 사실도 발견했습니다. WASP-127b의 아침과 저녁 측면 사이에도 약간의 온도 차이가 있었습니다. 이 연구의 공동 저자이자 중국 과학 기술 대학교의 교수인 페이 옌은 “이는 행성이 지구와 우리 태양계의 다른 행성들처럼 복잡한 날씨 패턴을 가지고 있음을 보여줍니다.”라고 덧붙였습니다.

 

 

외계 행성 연구의 발전과 미래

외계 행성 연구 분야는 빠르게 발전하고 있습니다. 불과 몇 년 전까지만 해도 천문학자들은 태양계 외부 행성의 질량과 반지름만 측정할 수 있었습니다. 오늘날 ESO의 VLT와 같은 망원경은 과학자들이 이러한 먼 세계의 날씨를 지도화하고 대기를 분석할 수 있도록 합니다. 논문의 공동 저자이자 독일 뮌헨 루트비히 막시밀리안 대학교의 데이비드 콘트는 “이러한 외계 행성의 역학을 이해하는 것은 열 재분배 및 화학적 과정과 같은 메커니즘을 탐구하는 데 도움이 되며, 행성 형성에 대한 이해를 높이고 잠재적으로 우리 태양계의 기원에 대한 빛을 비춰줄 수 있습니다.”라고 말합니다.

흥미롭게도 현재 이러한 연구는 지상 관측소에서만 수행할 수 있는데, 현재 우주 망원경에 있는 장비는 필요한 속도 정밀도를 가지고 있지 않기 때문입니다. 칠레의 VLT 근처에 건설 중인 ESO의 초거대 망원경과 ANDES 장비를 사용하면 연구원들은 멀리 떨어진 행성의 날씨 패턴을 훨씬 더 깊이 탐구할 수 있습니다. 노르트만은 “이는 우리가 바람 패턴의 훨씬 더 미세한 세부 사항을 파악하고 이 연구를 더 작고 암석으로 이루어진 행성으로 확장할 수 있음을 의미합니다.”라고 결론지었습니다. 즉, 미래에는 더욱 정밀한 관측을 통해 외계 행성의 기상 현상을 더욱 자세하게 연구할 수 있을 것으로 기대됩니다.