천문학자들이 ‘핑크빛 외계행성’ GJ504b의 대기에서 소금으로 된 구름을 발견했다고 CBS, 스페이스닷컴 등 외신이 최근 보도했다. 

미국 노스웨스턴 대학교 연구진이 주도한 이번 연구 결과는 지난 18일(현지시간) 국제학술지 ‘천문학 저널(The Astronomical Journal)’에 발표됐다.

‘핑크 행성’으로 불리는 GJ504b는 2013년 처음 발견됐다. 엄밀히 말하면 일반적인 행성이 아니라 항성 주위를 공전하는 행성급 질량의 천체인 ‘행성 질량 동반 천체(planetary-mass companion)’다. 노스웨스턴 대학교에 따르면 이 천체는 거대한 외계 행성이거나, 별 주위를 공전하는 작은 갈색왜성(별과 행성의 중간 형태 천체)일 가능성이 있다.

이 천체는 지구에서 약 57광년 떨어진 태양 닮은꼴 항성 주변을 공전하고 있다. 대기 온도는 섭씨 260~288도 수준이다. 지구 기준으로 보면 매우 뜨겁지만, 거대 외계 천체로서는 아주 낮은 편이다. 연구진에 따르면 일반적인 거대 외계 행성의 온도는 섭씨 약 682~1032도 사이다.

이번 연구를 이끈 노스웨스턴 대학교 천체물리학 연구센터의 아니쉬 바부라즈 박사후 연구원은 "매우 놀라운 결과"라며 "학계에서는 섭씨 260~371도 사이의 온도를 가진 동반 천체의 대기에 소금 구름이 존재할 수 있다는 이론만 있었을 뿐, 실제로 이 온도에서 구름 흔적을 관측한 사례는 없었기 때문"이라고 밝혔다.

이 외계행성은 목성 질량의 25배에 달하며 나이는 25억 년에서 40억 년 사이로 추정된다. 바부라즈 연구원은 거대 천체가 나이가 들면서 점차 식어간다는 점이 이처럼 낮은 온도를 나타내는 이유라고 설명했다.

그는 이어 "낮은 온도와 희미한 빛 때문에 그동안 지구(지상 망원경)에서 이 천체를 연구하는 것은 거의 불가능에 가까웠고, 전 세계 여러 연구팀이 관측을 시도했으나 모두 실패했다"며 "하지만 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 이용한 덕분에 2시간 만에 관측에 성공했다"고 덧붙였다.

제임스 웹 우주망원경은 인간의 눈으로 볼 수 없는 적외선을 포착하고, 빛을 분산시켜 화학적 특징을 드러내는 스펙트럼 분석 능력이 탁월하다.

연구진은 분홍 행성의 희미한 빛을 포착한 뒤 대기 성분을 분석해 수증기, 메탄, 이산화탄소, 암모니아 등 다양한 원소와 분자의 특징이 담긴 ‘빛의 지문’을 만들어냈다. 특히 대기 분석 모델에 ‘소금 구름’을 포함시켰을 때만 실제 관측 결과와 일치한다는 점을 확인했다. 이 같은 연구 결과는 소금 구름이 망원경이 감지한 빛에 결정적인 영향을 미쳤음을 시사한다.

바부라즈 연구원은 소금 구름이 행성 대기에서 일종의 ‘중간 지대’ 역할을 한다고 설명했다. 지구의 구름은 물로, 목성의 구름은 암모니아로 이루어져 있으며, 이보다 훨씬 뜨거운 행성에서는 규산염 구름이 형성된다. 즉, 물이나 암모니아가 구름을 형성하기에는 너무 뜨겁고, 규산염 구름이 생기기에는 너무 차가운 절묘한 온도 환경에서 바로 이 ‘소금 구름’이 대신 형성된다는 것이다.

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연구진은 제임스 웹 망원경의 강력한 성능 덕분에 향후 더 차가운 대기 조건을 가진 천체들도 감지하고 추가 연구를 진행할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

바부라즈 연구원은 "앞으로 점점 더 차가운 천체들을 탐지할 수 있게 될 것"이라며 "이러한 천체들 중 상당수는 우리 태양보다 수소 대비 금속 비율이 더 높을 수 있다"고 전망했다.