"목성 크기 비대칭 외계행성 포착"

미항공우주국(NASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 200광년 밖에 있는 목성 크기에 질량은 해왕성급인 가스형 외계행성 'WASP-107b'의 대기가 좌우 비대칭 형태를 이루고 있다는 사실을 포착했다.

美 애리조나대 스튜어드 천문대 매튜 머피 연구원(박사과정) 등 국제 연구팀은 25일 과학 저널 네이처 천문학(Nature Astronomy)에서 JWST로 처녀자리에 있는 별 'WASP-107' 주위를 도는 외계행성 WASP-107b를 정밀 관측, 이 같은 사실을 확인했다고 밝혔다.

머피 연구원은 "외계행성이 중심별을 가리며 통과할 때 동서 비대칭 형태가 관측된 것은 이번이 처음"이라며 "이런 비대칭 존재 여부를 파악하는 것은 외계행성의 기후, 대기 역할, 날씨 패턴 등을 이해하는 데 매우 중요하다"고 말했다.

2017년 발견된 WASP-107b는 처녀자리에 있는 별 'WASP-107'를 공전하는 외계행성으로 크기는 목성에 가깝지만, 질량은 지구의 30.5배로 해왕성과 비슷하다. 온도는 477℃로 태양계 행성과 지금까지 발견된 가장 뜨거운 외계행성의 중간 정도다.

연구팀은 WASP-107b는 밀도가 매우 낮고 중력이 상대적으로 약해 같은 질량의 다른 외계행성보다 대기가 더 부풀어 있는 독특한 행성이라고 말했다.

공전 궤도는 중심별에서 약 825만㎞(지구-태양 거리의 0.055배) 떨어져 있고 공전 주기는 5.7일이다. WASP-107b는 방향이 중심별에 고정돼 있어 중심별을 가리며 지나갈 때 JWST에 항상 같은 면이 관측된다.

연구팀은 이 연구에서 JWST에 탑재된 근적외선 카메라(NIRCam)을 이용해 중심별 앞을 통과하는 WASP-107b를 정밀 관측해 행성 대기의 동쪽과 서쪽을 통과한 빛의 투과 스펙트럼 신호를 분리하고 이를 집중 분석했다.

외계행성 대기를 통과한 빛의 스펙트럼을 분석하면 대기의 가스, 구름, 대기 구조, 화학, 빛을 받을 때의 변화 등 다양한 정보를 얻을 수 있다.

분석 결과 WASP-107b의 동쪽과 서쪽 대기를 통과한 빛의 투과 스펙트럼이 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이는 이 외계행성의 동·서 반구의 온도나 대기의 특성이 크게 다르다는 것을 의미한다.

머피 연구원은 전통적 관측 기술로는 WASP-107b 같은 중간 크기 외계행성의 대기 구조 등을 파악하기 어렵고, 기존 모델에 따르면 이런 행성에는 대기 비대칭이 없어야 하기 때문에 이 관측은 이미 새로운 것을 보여주고 있는 것이라고 말했다.

이어 "우리는 (JWST를 이용해) 처음으로 외계행성 대기에서 국지적으로 일어나는 현상을 볼 수 있게 됐다"며 "추가 관측을 통해 이 행성에서 어떤 일이 일어나고 있는지 더 자세히 살펴보고 비대칭 발생 원인을 파악할 계획"이라고 덧붙였다.