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제임스 웹 우주 망원경을 사용하는 천문학자들은 뜨겁고 불타는 외계 행성의 대기 내부에서 지구상의 흔한 광물인 실리카를 함유한 작은 석영 결정을 처음으로 발견했습니다.
연구진에 따르면 지구 해변 모래에 나타나며 유리를 생산하는 데 사용되는 실리카 나노입자는 WASP-17b로 알려진 외계 행성의 구름에서 소용돌이칠 가능성이 높습니다.
2009년에 처음 발견된 WASP-17b는 지구에서 1,300광년 떨어진 곳에 위치한 거대한 가스 행성입니다. 목성의 7배가 넘는 크기로 천문학자들에게 알려진 가장 큰 외계 행성 중 하나입니다.
NASA, ESA, 캐나다 우주국, Ralph Crawford(STScI)
외계행성 WASP-17b가 어떤 모습일지 묘사하는 예술가의 컨셉입니다. 뜨거운 가스 거인은 두껍고 광대한 대기를 가지고 있어 “부푼” 외계 행성을 만듭니다.
Webb 저널에 월요일 발표된 새로운 연구에 따르면, 연구원들은 Webb 중적외선 장비를 사용하여 고고도 구름에서 석영 나노입자를 발견했습니다. 천체 물리학 저널 편지.
이번 연구의 주저자이자 브리스톨 대학교 연구원인 데이비드 그랜트(David Grant)는 성명에서 “우리는 매우 기뻤다”고 말했다. “우리는 허블 관측을 통해 WASP-17 b의 대기에 에어로졸(구름이나 안개를 형성하는 작은 입자)이 있어야 한다는 것을 알고 있었지만 그것이 석영으로 만들어질 것이라고는 예상하지 못했습니다.”
규산염이라고 불리는 규소와 산소가 풍부한 광물은 지구, 달, 태양계의 다른 암석체에 풍부합니다. 규산염은 은하수에서도 매우 흔합니다. 그러나 지금까지 외계 행성 대기에서 발견된 규산염 입자는 순수한 실리카로 만들어진 석영이 아닌 마그네슘을 기반으로 했습니다.
“우리는 규산마그네슘을 볼 것으로 기대하고 있었습니다.” 연구 공동 저자이자 브리스톨 대학교 천체물리학 선임 강사인 Hannah Wakeford가 성명에서 말했습니다.
“그러나 우리가 보는 것은 그 입자의 구성 요소일 가능성이 높습니다. 차가운 외계 행성과 갈색 왜성에서 발견되는 더 큰 규산염 입자를 형성하는 데 필요한 작은 ‘씨앗’ 입자일 가능성이 높습니다.”
이번 발견을 통해 연구자들은 우리가 지구에서 알고 있는 것과는 매우 다른 행성 환경을 형성하는 데 사용되는 물질을 이해할 수 있게 되었습니다.
Wasp-17b는 별 주위를 한 바퀴 도는 데 지구 시간으로 3.7일이 걸립니다. 천문학자들은 외계 행성이 별 앞을 가로지르고 별빛이 대기를 통해 여과되는 동안 관찰에 집중했습니다.
10시간 동안 관찰한 결과, 연구팀은 석영 나노입자의 존재를 나타내는 신호를 감지했다.
연구에 따르면 석영 결정은 우리가 지구상에서 알고 있는 더 큰 정동석처럼 육각형일 가능성이 높지만 각각의 크기는 100만분의 1센티미터에 불과해 인간의 머리카락에 10,000개의 결정립이 나란히 들어갈 수 있을 정도로 작습니다. 입자는 대기에서 발생합니다.
NASA, ESA, 캐나다 우주국, Ralph Crawford(STScI)
웹은 WASP-17b 행성의 대기에서 수정 결정체를 발견했습니다.
“WASP-17b는 화씨 약 2,700도(섭씨 1,500도) 정도로 극도로 뜨겁습니다. 대기 중 수정 결정이 형성되는 압력은 지구 표면에서 경험하는 압력의 약 1/1000에 불과합니다.”라고 그랜트는 말했습니다. “이러한 조건에서 액체상을 먼저 거치지 않고 가스에서 직접 고체 결정이 형성될 수 있습니다.”
행성은 별에 조석 고정되어 있습니다. 즉, 한쪽 면은 항상 별을 향하고 극한의 온도를 경험하는 반면, 행성의 영구적인 “밤” 쪽은 더 시원합니다. 구름이 지구 주위를 떠다니는 동안 더운 낮에 증발하여 석영 입자가 회전할 수 있습니다.
“바람은 이 작은 유리 입자를 시간당 수천 마일의 속도로 움직일 수 있습니다.”라고 Grant는 말했습니다.
Webb의 민감한 발견을 통해 연구자들은 태양계 외부 행성의 대기, 환경 조건 및 날씨를 더 잘 이해할 수 있습니다.
WASP-17b와 같이 뜨거운 목성이라고도 불리는 뜨거운 가스 거인은 주로 수소와 헬륨, 일부 수증기와 이산화탄소로 구성되어 있습니다. 행성 대기에서 실리카의 발견은 과학자들이 WASP-17b의 구성에 대한 더 넓은 아이디어를 얻는 데 도움이 됩니다.
Wakeford는 “만약 우리가 이러한 가스에 포함된 산소만 고려하고 석영과 같은 광물에 갇혀 있는 모든 산소를 포함하지 않는다면 우리는 그 총 풍부도를 극적으로 과소평가하게 될 것입니다.”라고 Wakeford는 말했습니다. “이 아름다운 실리카 결정은 다양한 물질의 목록과 이 물질이 어떻게 결합되어 이 행성의 환경을 형성하는지 알려줍니다.”
