외계 행성 탐사의 새로운 시대는 WASP에 대한 '놀라운' JWST 연구로 시작됩니다

James Webb 우주 망원경 장비를 사용하여 외계 행성의 대기에 대한 연구를 통해 새로운 분자와 구름 구조가 감지된 것으로 나타났습니다.

임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London) 연구원을 포함한 대규모 국제 팀이 5개 논문에 대한 일련의 연구에서 외계 행성 조사에 있어 JWST(제임스 웹 우주 망원경)의 성능을 입증했습니다.

망원경은 700광년 떨어진 별을 공전하는 거대 가스 행성인 외계행성 WASP-39b의 대기를 조사하는 데 사용되었습니다. WASP-39b는 매우 '푹신'합니다. 반경은 목성보다 약간 크지만 질량은 절반 미만입니다. 연구자들이 연구할 분위기가 많다는 뜻이다.

2021년 크리스마스에 발사된 JWST는 적외선 천문학을 수행하며 허블 우주 망원경의 후속이다. 이 장치에는 새로운 연구에 사용된 Near InfraRed Spectrograph(NIRSpec), Near InfraRed Camera(NIRCam) 및 Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph(NIRISS)를 포함한 여러 유형의 감지 장비가 탑재되어 있습니다.

WASP-39b의 측정은 행성이 별 앞을 지나갈 때 이루어지며 별빛이 대기를 통해 빛나면서 대기의 화학적 구성과 구조에 대한 많은 세부 정보를 장비에 제공합니다.

2022년 8월, 장비 중 하나가 WASP-39b의 대기에서 이산화탄소를 감지했다고 발표되었는데, 이는 이 분자가 외계 행성의 대기에서 처음으로 감지된 것입니다. 전체 장비에 대한 새로운 데이터는 WASP-39b 대기에서 일산화탄소가 최초로 검출된 사실과 외계 행성 대기에서 이산화황이 최초로 검출된 사실을 보여줍니다.

연구팀은 이산화황이 별빛에 의해 촉매되는 화학 반응인 광화학에 의해 생성된다는 사실을 발견했습니다. 외계행성에서 광화학적 부산물이 검출된 것은 이번이 처음이다. 광화학은 상층 대기의 오존 생성부터 식물과 조류의 광합성, 피부의 비타민 D 생성에 이르기까지 지구상 생명체의 기본입니다.

이전에 발견된 물, 나트륨, 칼륨과 함께 이러한 새로운 분자를 식별하는 데 사용되는 과정을 통해 연구자들은 두 원소의 비율을 비교하는 원소 존재비를 미리 엿볼 수 있습니다.

탄소-산소 비율, 칼륨-산소 비율과 같은 이러한 측정은 행성이 어린 시절에 모별을 둘러싼 가스와 먼지 원반에서 어떻게 형성되었는지에 대한 정보를 연구자들에게 제공할 수 있습니다.

이 연구는 또한 WASP-39b의 대기에서 구름이 균일하지 않다는 증거를 밝혀냈는데, 이는 잠재적으로 토성과 목성의 구름과 유사한 방식입니다.

새로운 논문은 존스 홉킨스 대학의 박사과정 학생 Zafar Rustamkulov, 브리스톨 대학의 Lili Alderson, 워릭 대학의 Eva-Maria Ahrer, 시카고 대학의 Adina Feinstein, University of University의 Shang-Min Tsai가 주도했습니다. 옥스퍼드.

Imperial College London의 물리학과 소속 Dr James Kirk는 NIRSpec PRISM 팀의 핵심 멤버로서 자신이 직접 작성한 소프트웨어를 사용하여 데이터에 대한 독립적인 분석을 제공했습니다.

이 장비는 행성이 별 앞을 지나가는 시간에 따라 별의 밝기가 변하는 것을 측정하여 작동합니다. 그 결과 8시간 동안 약 21,500번의 측정이 이루어졌습니다. Kirk 박사의 소프트웨어는 이러한 밝기 측정을 행성 모델과 일치시켜 광 스펙트럼을 생성하고 행성 대기에 존재하는 원자와 분자를 드러냅니다.

이런 방식으로 그는 행성의 대기 구성에 대한 결과를 산출한 최초의 사람들 중 한 명이었습니다. 그는 이렇게 말했습니다. “처음 행성의 스펙트럼을 봤을 때 나는 깜짝 놀랐습니다. 나는 스펙트럼의 구조 수준과 우리가 달성한 정밀도 측면에서 우리가 뭔가 놀라운 것을 가지고 있다는 것을 알았습니다.

“JWST가 제공하는 세부 수준은 혁신적입니다. 이제 우리가 JWST 시대의 시작에 불과하다고 생각하면 정말 놀랍습니다.”