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[과학 이야기] "솜사탕" 같은 초저밀도 행성 미스터리를 풀다

[LA중앙일보] 발행 2020/01/27 스포츠 14면 기사입력 2020/01/26 20:26

지구에서 약 2600광년 떨어진 곳에는 덩치는 목성만큼 크지만, 질량은 100분의 1에 불과한 "솜사탕" 같이 부풀어 있는 외계행성이 존재한다.

태양과 비슷하지만 5억년밖에 안 된 젊은 별인 '케플러 51'을 도는 이 행성들은 b, c, d 등 무려 3개나 된다. 지난 2012년 케플러 우주망원경을 통해 처음 발견되고, 2년 뒤 태양계에서는 비슷한 사례를 찾을 수 없는 초저밀도의 행성으로 확인되면서 설명하기 어려운 미스터리가 돼왔다.

볼더 콜로라도대학과 우주망원경과학연구소(STScI)에 따르면 이 대학 천체물리학.행성과학과 대학원생 제시카 리비-로버츠가 이끄는 연구팀은 이 행성의 대기를 구성하고 있는 성분을 분석해 초저밀도 행성의 수수꼐끼를 풀 수 있는 단서를 마련했다.

연구팀은 우선 이 행성의 크기와 질량을 재확인했다. 그 결과, 세 행성 모두 1㎤당 0.1이 안 되는 밀도를 가진 것으로 나타났다.

리비 로버츠는 이를 축제 장터 등에서 살 수 있는 솜사탕과 거의 같은 밀도라면서 "밀도가 매우 낮다는 것은 이미 알고 있었지만 목성 크기 솜사탕을 상상해 본다면 정말로 낮다는 것을 알 수 있다"고 설명했다.

다음은 b와 d 행성이 케플러 51 별 앞으로 지날 때 별빛의 적외선 색을 허블 우주망원경으로 관측해 대기 중에서 흡수된 빛의 양을 분석함으로써 대기 구성 성분을 확인하려 했다. 하지만 대기 중에서 물 분자를 발견할 수 있을 것이라는 예상과 달리 대기 상층부가 불투명한 입자들로 두껍게 덮여 있어 아무것도 얻어내지 못했다.

연구팀은 대신 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 행성들이 경량급 가스인 수소와 헬륨 등으로 채워져 부풀어 오르고 바깥은 메탄으로 된 두꺼운 연무로 덮여있다는 가설을 제시했다. 메탄은 자외선에 노출되면 연무를 형성한다.

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