제임스웹우주망원경이 발견한 모래비 내리는 행성

크기에 비해 상당히 가볍고 밀도가 작은 가스 행성 WASP-107b에는 물방울이 아닌 모래알이 비처럼 내리는 게 제임스웹우주망원경 관측으로 판명됐다.

WASP-107b는 행성이 주성 앞을 지날 때 빛이 막히는 현상을 이용한 교통법에 의해 2017년 발견된 행성으로 지구에서 처녀자리 방향으로 200광년 떨어진 곳에 있다. 목성에 가까운 크기이면서 무게는 해왕성 정도로 알려진 행성으로는 가장 밀도가 낮기 때문에 WASP-107b는 주목을 받아왔다.

정말 부드러워 절호의 관측 목표라고 할 수 있으며 이렇게 푹신한 행성 대기를 보면 많은 신호를 얻을 수 있다. 하지만 실제로 관측하는 건 아니다. WASP-107b 두꺼운 대기를 통과한 빛을 분석해 WASP-107b에는 모래 주성분인 규산염 구름과 비, 거칠어지는 고온 폭풍, 수증기 등이 닿았을 때 냄새인 이산화유황을 포함한 대기 존재 등 다양한 지견을 얻었다.

주목해야 할 점은 WASP-107b가 보통 가스 행성보다 밀도가 낮고 푹신푹신하다는 것이다. 이를 통해 천문학자는 목성 50배나 깊게 WASP-107b 대기를 분석할 수 있었다. 구름은 다양한 행성에 존재하지만 다른 행성 구름 화학 조성이 자세하게 확인된 건 이번이 처음이다.

WASP-107b 대기에는 지구 물 순환과 비슷한 사이클이 있지만 물이 아닌 규산염이 개체, 액체, 기체로 순환하고 있다. 먼저 온도가 1,000도 가까이에 있는 WASP-107b 대기 하층에서 규산염 증기가 일어나면 냉각되어 눈에 보이지 않을 만큼 미세한 모래 입자가 된다. 그리고 이 모래 연기 구름이 충분히 두꺼워지면 대기 하층에 모래비가 내린다. 이 규산염이 다시 승화되어 증기가 되어 WASP-107b에서 모래 사이클이 다시 시작된다.

분석에선 그 밖에도 물이 검출된 반면 메탄은 존재하지 않는 걸 알 수 있었다. 메탄이 없다는 건 행성 내부가 따뜻할 가능성을 시사한다는 것이다. 또 기존 모델에선 이산화황이 생성되지 않는다고 생각됐지만 WASP-107b에는 이산화황이 존재했다. 연구팀은 WASP-107b 종류를 보지 않는 푹신한 성질에 의해 주성 빛이 행성 깊숙이까지 도달해 여기에서 이산화황을 발생시키기에 충분한 화학 반응이 일어난다고 추측하고 있다.

제임스웹우주망원경 주요 임무는 지구에서 멀리 떨어진 행성 대기를 분석해 생명 존재를 나타내는 바이오 시그니처 가스를 찾는 것이다. 불행하게도 고온에서 고체 지표가 없는 WASP-107b는 유망한 후보로 간주되지 않는다.

도 지구 크기 암석 행성은 대기가 있어도 두께가 없고 밀도가 높은 경향이 있기 때문에 분석은 더 어렵다. 하지만 WASP-107b 같은 먼 행성에서 자세한 데이터를 얻은 건 든든한 전례이기도 하다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.