과학자들이 미국 항공우주국(NASA)의 제임스웹 우주망원경(JWST)으로 젊은 외계행성을 관측하고 지구의 달처럼 목성 주변을 공전하는 대형 위성 탄생의 실마리를 발견했다.
시에라 그랜트 미국 카네기과학연구소 연구원팀은 JWST로 지구에서 625광년(1광년은 빛의 속도로 1년간 이동한 거리) 떨어진 외계행성 주변의 먼지와 가스 원반의 성분을 분석하고 연구결과를 지난달 29일(현지시간) 국제학술지 '천체물리학 저널'에 공개했다.
지구를 포함한 행성은 보통 태양 같은 별(항성) 주위를 공전한다. 행성도 자신을 공전하는 위성이 있다. 태양계 8개 행성 중 지구를 포함해 위성이 있는 행성은 6개다. 목성과 토성처럼 큰 행성은 수십~수백개 위성을 거느리고 있다. 태양계에서 현재까지 관측된 위성은 400개가 넘는다. 그중 일부는 액체 물 등이 존재해 생명체 거주 가능성이 기대된다.
목성의 95개 위성 중 크기가 가장 큰 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토는 17세기 이탈리아의 천문학자 갈릴레오 갈릴레이가 발견해 '갈릴레오 위성'이라는 이름이 붙은 대형 위성들이다. 갈릴레오 위성은 약 40억년 전 목성이 형성될 때 주변의 먼지와 가스가 응축해 함께 생성됐을 것으로 추정되지만 현재는 이를 입증할 만한 증거가 거의 없다.
연구팀은 JWST로 지구에서 625광년 떨어진 젊은 외계행성 'CT Cha b'와 그 주변의 먼지와 가스 원반의 성분을 조사했다. 외계행성 주변의 원반을 JWST로 직접 관측한 첫 사례다.
JWST의 중적외선 관측장비인 'MIRI'로 CT Cha b 원반의 성분을 분석한 결과 아세틸렌(C2H2)과 벤젠(C6H6)을 포함한 탄소 함유 분자 7종이 발견됐다. CT Cha b가 공전하는 별(모항성)을 형성하고 있는 원반에는 탄소가 거의 없다는 사실과 대조된다. 가니메데와 칼리스토는 50%가 얼음으로 이뤄졌지만 탄소나 규소로 이뤄진 핵이 있을 것으로 추정된다.
이번 관측 결과에서 CT Cha b의 위성이 직접 탐지된 것은 아니다. 하지만 가스 원반의 성분을 고려하면 위성이 형성되는 일종의 '작업장' 역할을 할 것으로 예상된다.
연구팀은 2026년까지 제임스웹 우주망원경으로 CT Cha b와 유사한 천체를 포괄적으로 조사해 젊은 행성 주변 원반의 물리화학적 특성을 더 심도있게 분석할 계획이다.
<참고 자료>
- doi.org/10.3847/2041-8213/ae0290
