+ 쌍성계 속 ‘푸른 행성’ 발견 / ‘느림보’ 은하 발견 / 외계행성 ‘날씨 지도’ 제작

 

 

 

천왕성과 똑닮은 쌍성계 속 ‘푸른 행성’ 발견

 

입력: 2014.10.16 18:27

 

 

 

푸르스름한 빛을 내는 신비의 행성 천왕성과 똑닮은 행성이 새롭게 발견됐다.

 

최근 미국 오하이오 주립대 연구팀은 지구에서 2만 5000광년 떨어진 쌍성계(OGLE-2008-BLG-092L)에서 우리의 천왕성과 닮은 행성을 발견했다고 발표했다.

 

천왕성의 4배 크기인 이 행성이 특별한 이유는 얼음형으로 추정된다는 점과 태양과 천왕성의 거리와 비슷한 거리의 별을 공전 중이기 때문이다.

 

우리 태양계에는 지구와 같은 암석형과 목성과 같은 가스형, 그리고 천왕성과 해왕성 같은 얼음형이 존재한다. 지금까지 학자들이 풀지못한 숙제 중 하나는 우리 태양계에서 얼음형으로 분류되는 천왕성과 해왕성의 생성 과정과 왜 멀고 먼 태양계 끝자락에 위치해 있느냐는 점이었다.

 

그 대답의 힌트가 될 단서들이 이번 연구팀의 발견으로 일부 드러났다. 먼저 쌍성계 속에 위치한 이 행성은 우리 태양 질량의 2/3 만한 별 주위를 돌고있으며 1/6 만한 별의 영향도 동시에 받고있다. 그러나 천왕성이 태양을 돌듯 이 행성 역시 제 1 별을 천왕성의 궤도와 비슷하게 돌고있다.

 

연구를 이끈 앤드류 굴드 교수는 "태초에 천왕성과 해왕성은 지금보다 훨씬 태양과 가까운 위치에서 생성됐을 것"이라면서 "그러나 목성과 토성의 힘으로 태양계 끝자락으로 멀리 밀려난 것"이라고 설명했다. 이어 "이번에 발견된 행성 역시 목성과 토성 역할을 한 제 2 별의 영향으로 지금과 같은 거리로 밀려났을 것"이라고 덧붙였다.

 

한편 이번에 발견된 행성을 포함, 천왕성이 푸르게 보이는 이유는 그 대기의 특징 때문이다. 천왕성의 대기는 태양빛의 적색 파장은 흡수하는 반면 청색과 녹색의 파장들은 상당량 반사한다.

 

이번 연구결과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최신호에 발표됐다.　

 

 

나우뉴스 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20141016601041§ion=&type=daily&page=

 

 

 

 

태초의 우주 모습 간직한 ‘느림보’ 은하 발견

 

입력: 2014.10.16 18:10

 

 

 

▲ ‘육분의자리 A’(Sextans A) 은하.  ESA/NASA/JPL-Caltech/NRAO

 

우리 우주의 초기 모습을 보여주는 두 은하를 천문학자들이 확인했다. 이들 은하는 마치 매마르고 척박한 땅에서 싹을 틔우려고 애쓰는 꽃처럼 엄청나게 더딘 속도로 별을 형성하며 확장하고 있는 것으로 나타났다.

 

미국항공우주국(NASA, 나사) 산하 적외선처리·분석센터(IPAC) 등이 참여한 국제 연구진은 나사의 스피처 우주망원경과 은하진화탐사선(GALEX, 겔렉스), 그리고 유럽우주기구(ESA, 에사)의 허셜 우주망원경의 임무로 수집된 데이터를 사용해 일반적인 은하보다 진화 속도가 10배 가량 느린 두 은하를 확인했다.

 

이들 은하의 확인은 천문학자들이 우리 우주에서 최초의 별이 어떻게 탄생하게 됐는지를 알아내는 데 도움이 된다.

 

연구에서 검토된 은하 속 별들은 수십 억 년 전에 최초의 별이 열악한 상태에서 생성되는 과정을 설명할 수 있다. 당시 우주는 수소와 헬륨보다 무거운 원소인 철과 같은 ‘중금속’이 매우 부족한 상황이었다.

 

연구에 참여한 IPAC의 수장인 조지 헬루 박사는 “우주에서 중금속은 어떤 면에서 별의 형성을 돕기 위한 비료로 작용한다”고 설명했다.

 

중국 난징대 출신 쉬용(Yong Shi) 연구원이 이끈 이번 연구에서는 ‘육분의자리 A’(Sextans A)와 ‘ESO 146-G14’로 불리는 두 저(低)성장 은하를 주목했다. 첫 번째 은하는 지구로부터 약 450만 광년 떨어져 있으며, 또 다른 은하는 이보다 7만 광년 더 떨어져 있어 상대적(?)으로 그리 멀지 않은 곳에 있기 때문이다.

 

이런 류의 은하를 천문학자들은 ‘대기만성형’이라고 말한다.

 

헬루 박사는 “금속이 부족한 은하는 초기 우주에서부터 남겨진 섬들과 같다”면서 “상대적으로 우리와 가까이 있어 특히 과거의 창(窓)을 보여준다”고 말했다.

 

하지만 이런 은하는 상대적으로 가깝다는 것이지 아직 제대로 관측하기에는 너무 희미해 초기 별 형성 과정을 연구하는 데 어려움이 있다고 한다.

 

연구진은 이런 문제를 다중 파장이라는 접근 방식으로 해결하려 하고 있다.

 

빛 중에서 파장이 가장 긴 적외선을 관측한 허셜의 데이터는 천문학자들이 차가운 먼지 속에 파묻혀 있는 별들을 볼 수 있게 했다. 그런 먼지는 우주 영역에서 별 형성의 재료인 가스의 총량을 나타낸다.

 

다른 망원경들을 사용한 관측에서는 이 먼지가 차가워 관측이 어렵다. 반면 허셜은 그런 먼지가 발하는 아주 약한 빛을 포착할 수 있었다.

 

연구진은 미국 뉴멕시코주(州) 소코로에 있는 국립전파천문대(NRAO)의 젠스키 전파 망원경망(VLA)과 호주 나라브리에 있는 호주전파망원경배열(ATCA)에서 은하 일부 가스를 전파 측정했고, 스피처와 겔렉스에 보관돼 있던 데이터를 사용해 별 형성 비율을 분석했다.

 

스피처는 새롭게 탄생한 별들에 의해 달궈진 먼지로부터 나온 더 짧은 파장의 적외선을 관측했고 겔렉스는 빛을 발하는 별에서 나온 자외선을 포착했다.

 

천문학자들은 이런 데이터를 합쳐 이런 ‘대기만성’ 은하가 일반 은하보다 10배 정도 늦게 별을 형성하며 성장하는 것을 밝혀냈다.

 

연구를 이끈 쉬용 연구원은 “별의 형성은 그런 환경에서 매우 비효율적”이라면서 “극도로 금속이 부족한 인근 은하는 수십 억 년 전에 우리 은하의 모습을 아는 가장 좋은 방법”이라고 말했다.

 

한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 네이처(Nature) 16일 자로 게재됐다.

 

사진=ESA/NASA/JPL-Caltech/NRAO

 

나우뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20141016601015§ion=&type=daily&page=2

 

 

 

 

지구서 260광년 거리…외계행성 ‘날씨 지도’ 제작

 

입력: 2014.10.16 15:22

 

 

 

▲ 모성 WASP-43을 공전 중인 외계행성 WASP-43b의 모습(상상도)

NASA/ESA

 

천문학자들이 허블 우주망원경의 도움으로 외계행성의 대기 온도와 수증기의 분포, 즉 날씨를 나타낸 최초의 지도를 작성했다. 이 지도로 목성과 같은 가스 행성의 형성과 대기역학 정보에 관련된 실마리를 엿볼 수 있다.

 

미국 시카고대 천문학자 케빈 스티븐슨 박사가 이끄는 국제 연구팀은 외계행성의 지도를 만들기 위해 외계행성 WASP-43b에 주목했다.

 

이 외계행성은 목성의 약 2배 질량으로 지구로부터 약 260광년 거리에 있다. 연구팀은 이 외계행성의 대기층을 관측하고 생명의 존재에 필수적인 물의 측정도 시행했다.

 

 

▲ 외계행성 WASP-43b의 온도 지도, 흰색 부분은 낮 영역(섭씨 1530도)이고 어두운 부분은 밤 영역(섭씨 530도)

NASA/ESA/K. Stevenson, L. Kreidberg, and J. Bean(University of Chicago)

 

연구팀과 마찬가지로 외계행성의 대기를 연구 중인 미 캘리포니아공과대(칼텍) 천문학자 헤더 넛슨 박사는 제3자의 입장에서 “가슴 뛰는 연구결과다”면서 “기술적 어려움을 극복하고 그 외계행성의 대기에 관한 풍부한 정보를 제공하게 됐다”고 평가하고 있다.

 

외계행성의 온도 측정에 성공한 것은 사실 이번이 처음은 아니다. 불과 몇 주 전에도 해왕성에 필적하는 행성을 관측한 연구팀이 대기 중에서 수증기를 발견했다고 보고한 바 있다.

 

하지만 이보다 자세한 온도 분포도를 작성하기 위해서는 이 외계행성(WASP-43b)이 모성(WASP-43)을 3바퀴 도는 동안 쉬지 않고 관측할 필요가 있었다고 한다.

 

다행히 이 외계행성은 모성 근처를 돌고 있어 20시간 안에 ‘1년’이 경과된다. 그렇다고 하더라도 허블 망원경의 초점을 1개소에 맞추기에는 너무 긴 시간이었다고 한다.

 

방사선량이 비정상적으로 많아 전자기기에 손상을 줄 우려가 있는 지구자기축에 고리모양으로 둘러싸고 있는 ‘밴앨런대’의 남대서양 이상(異常)지대(SAA)를 수차례 통과하기 때문이다.

 

이번 연구에 참여한 시카고대 로라 크레이드버그 연구원은 “무리였다고 생각했지만, 허블의 운용 담당자가 노력해준 덕분에 가능했다”고 회상했다.

 

허블 망원경의 성능은 뛰어나지만 이 외계행성을 눈부시게 밝은 주성과 구별해 관찰하는 것은 불가능하다. 따라서 이 외계행성과 주성의 빛을 모두 관측했다.

 

 

▲ 외계행성 WASP-43b의 공전 궤도

NASA/ESA/K. Stevenson, L. Kreidberg, and J. Bean(University of Chicago), and Z. Levay(STScI)

 

특히 이 외계행성은 조석 작용으로 고정돼 있으므로 지구에서 보면 달이 항상 같은 면에 있는 것처럼 항상 같은 면이 주성을 향해 있다.

 

게다가 서로 매우 가깝게 위치하므로, 주성을 향하고 있어 항상 '낮'인 영역은 온도가 섭씨 1650도 정도로 철을 녹일 정도여서 스스로 빛을 발하고 있다.

 

반면 항상 어두워 '밤'인 영역의 온도는 약 548도로 은을 녹일 정도의 수준이지만 비교적 안정적이다.

 

주성의 광량은 기존 연구를 통해 알고 있었으므로 간단한 뺄셈으로 이 외계행성의 광량을 계산할 수 있었다고 한다.

 

또한 이 외계행성의 영휴(천체의 빛이 그 위치에 따라 늘어나거나 줄어드는 현상)를 통해 일기도를 만들 수 있었다고 한다.

 

허블은 낮인 영역의 대기 데이터를 위도 방향으로 상세하게 취득하고 거기에서 연구팀은 에너지의 크기를 측정했다. 이로 인해 경도(위도의 반대)에 따른 열량의 비율을 밝혔다.

 

스티븐슨 박사는 “이런 정보로 대기역학을 알 수 있었다. 열이 낮 영역에서 밤 영역으로 어느 정도 분배되는지 예측할 수 있었다”면서도 “의외로 낮 영역에서 밤 영역으로 열 이동은 별로 없다는 사실이 밝혀졌다”고 설명했다.

 

이 밖에도 연구팀은 이 외계행성에 존재하는 수분량을 측정했다. 행성이 주성의 앞을 통과할 때 주로 이 항성의 근적외선 스펙트럼을 통해 행성의 대기가 흡수하는 수증기의 흔적을 발견할 수 있었다.

 

외계행성에 물이 존재하는 것은 생명의 가능성을 시사한다. 하지만 현재로서는 지구형 행성이 아닌 생활에 적합하지 않는 고온 환경이나 거대한 가스 행성의 발견에 머물고 있다.

 

한편 이번 연구결과는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발행하는 세계적인 학술지 ‘사이언스’(Science) 10일 자로 게재됐다.

 

사진=NASA/ESA

 

나우뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20141016601025§ion=&type=daily&page=