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5월 26일(현지시간), 미국항공우주국(NASA)이 뜨거운 슈퍼지구인 ‘55 Cancri(게자리) e’와 ‘LHS 3844 b’를 제임스웹 우주망원경의 첫해 관찰 목표로 정했다고 밝혔다. 슈퍼지구는 지구처럼 암석으로 이루어져 있지만 질량이 지구 질량의 2~10배 정도로 큰 행성을 뜻한다. 대체로 화산폭발 같은 지각 운동이 활발해 생명체가 생겨나기에 유리한 조건을 갖추고 있다. NASA 연구팀은 보도자료를 통해 “제임스웹의 고정밀 분광기를 써서 슈퍼지구 행성 두 개를 관찰함으로써 지구형 행성의 진화를 밝혀내는 게 목표”라고 밝혔다.
 
용암 바다가 끓는 ‘55 Cancri e’

55 Cancri e는 중심별인 ʻ55 Cancri A’와 거리가 241km 정도로 서울-대구 직선거리만큼 가깝다. 한 바퀴 공전하는 데도 최대 18시간밖에 걸리지 않는다. 이런 경우 보통은 한쪽 면이 계속 별을 향해 있어서 별을 향해 있는 낮과 반대쪽 밤의 온도 차이가 매우 크다. 하지만 스피처 우주망원경이 관측한 결과, 예상했던 것보다 두 면의 온도 차이가 작았다.

이는 이 행성에 열 순환을 일으키는 무언가가 있다는 뜻이다. 먼저 생각해볼 수 있는 가설은 두꺼운 대기층이 있다는 것이다. 연구팀은 제임스웹 우주망원경의 근적외선 카메라와 중적외선장비 등 최첨단 이미징 기술로 이 행성의 열과 기상 현상을 관찰할 계획이다.

두 번째 가설은 이 행성이 수성처럼 자전:공전 공명 비율이 3:2라는 것이다. 수성이 태양과 가깝지만 궤도 공명 때문에 표면 온도가 더 복잡한 패턴을 갖게 되는 것에서 착안했다. 이 가설을 검증할 알렉시스 브랜데커 스웨덴 스톡홀름대 연구원팀은 근적외선 카메라로 낮 쪽 반구에서 방출되는 열의 양을 분석할 계획이다.

 
이상하게 시원한 행성 ‘LHS 3844 b’

55 Cancri e가 독특한 용암 행성을 알아볼 기회라면, LHS 3844 b는 외계 행성의 딱딱한 암석에 대해 탐구할 기회다. LHS 3844 b도 중심별과 거리가 가깝다. 공전 속도가 11시간으로, 55 Cancri e보다도 짧다. 하지만 낮 평균 기온이 525°C 이상으로, 거리에 비해 낮다. 표면이 녹을 정도의 온도가 되지 않아 용암 바다가 만들어지지 않고 표면이 암석으로 남아있다.

이에 라우라 크라이드베르그 독일 막스플랑크 연구소 연구원팀은 제임스웹 우주망원경으로 표면 온도가 낮은 이유를 알아낼 계획을 세우고 있다. 암석이 방출하는 적외선 스펙트럼이 각각 다르기 때문에 이를 관측하는 식이다. NASA는 “LHS 3844 b의 낮 쪽에서 열 방출 스펙트럼을 관측하고, 이를 이미 알고 있는 암석의 열 방출 스펙트럼과 비교할 예정”이라고 밝혔다.
신수빈 기자