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지구처럼 파란 행성이 있다? 없다? 목록

조회 : 1747 | 2013-08-13

창백한 푸른 점!

 

미국항공우주국(NASA)의 탐사선 보이저 2호가 태양계 바깥쪽인 해왕성 궤도 밖에서 찍어 보낸 사진에서 지구 모습이 이렇게 보였다고 한다. 미국의 천문학자이자 과학저술가인 칼 세이건은 보이저가 찍은 사진 속의 지구를 보고 감명을 받아 ‘창백한 푸른 점’이란 제목의 책을 쓴 적도 있다.

 

최근 태양계 밖에서 지구처럼 파란 행성이 확인됐다. 주인공은 지구에서 63광년 떨어져 있는 ‘HD 189733b’란 행성이다. 행성의 색깔이 밝혀진 것도 처음이지만, 그 색이 파랗다는 사실도 신기하다.

 

낮과 밤의 온도 차는 300도

2005년 10월 천문학자들은 여우자리에서 모성(母星) 앞을 가로지르는 행성 ‘HD 189733b’를 발견했다. ‘HD 189733b’는 모성 앞을 지나는 외계행성 중에서 지구에 가장 가까이 있는 것 중 하나라고 한다.

 

행성 ‘HD 189733b’는 모성에서 겨우 460만㎞ 떨어져 돌고 있어 ‘뜨거운 목성’에 해당하는 외계행성이다. 목성과 비슷한 질량과 크기를 가지면서 별에서 가까운 곳에 위치해 낮 동안의 대기 온도가 섭씨 1000도를 넘나든다.

 

사실 이 행성은 한쪽이 항상 별을 향하고 다른 쪽이 항상 반대쪽을 향하도록 별에 중력적으로 묶여 있을 만큼 가까이 있다. 그래서 행성에서 별을 향하는 쪽은 항상 낮이고, 그 반대쪽은 항상 밤이다. ‘HD 189733b’는 모성을 2.2일에 한 번씩 공전하고 있다.

 

 

허블우주망원경으로 파란 행성임이 확인된 외계행성

▲ 허블우주망원경으로 파란 행성임이 확인된 외계행성 'HD189733b'의 상상도. - NASA 제공

 

 

2007년 이 행성은 NASA의 스피처우주망원경에 의해 적외선으로 관측됐다. 이 관측 덕분에 ‘HD 189733b’는 온도 지도가 최초로 만들어진 외계행성이 됐다. 이 지도에 따르면 행성에서 낮 쪽과 밤 쪽의 온도 차는 약 300도가 나는 것으로 드러났다. 이 때문에 행성에는 낮 쪽에서 밤 쪽으로 시속 7200km로 질주하는 격렬한 바람이 불 것으로 예측됐다.

 

지난 11일 NASA는 영국의 사우스웨스트 잉글랜드 엑세터대의 프레드릭 폰트 박사 연구팀이 허블우주망원경으로 ‘HD 189733b’를 관측해 이 행성이 파란 행성임을 확인했다고 발표했다. 사실 이전에도 이 행성에서 파란빛이 산란되고 있다는 증거가 보고된 적이 있다.

 

엄밀하게 말하면, 허블우주망원경의 이번 관측 결과는 그 증거를 확인해준 셈이다. 이번 관측 결과는 ‘천체물리학 저널(ApJ) 레터’ 8월 1일자에 게재될 예정이다.

 

 

유리가 방울방울

허블우주망원경은 행성이 별 뒤로 들어갈 때 생기는 약 1만 분의 1 정도로 작은 빛의 감소량도, 빛의 색깔의 미세한 변화도 측정했다. 연구팀은 허블우주망원경의 영상분광기를 이용해 행성이 모성의 뒤로 들어가기 전, 들어가는 동안, 들어간 뒤에 모성에서 나온 빛의 색깔 변화를 측정해 행성의 색깔을 추정했다. 이는 ‘HD 189733b’가 모성을 앞뒤로 지나가는 행성이기 때문에 가능한 방법이다.

 

연구팀은 모성의 빛이 파란색에서 어두워지는 현상을 발견했다. 하지만 초록색이나 빨간색에서는 모성의 빛이 변화가 없었다. 연구팀을 이끈 폰트 박사는 “이것은 행성이 모성 뒤로 숨었을 때 빨간색이 아니라 파란색이 사라졌기 때문”이며 “이는 별 뒤로 숨은 행성이 파랗다는 뜻”이라고 설명했다.

 

 

외계행성

▲  외계행성 'HD 189733b'의 색깔을 태양계 내 화성, 타이탄, 토성, 목성, 금성, 지구, 천왕성, 해왕성의 색깔과 비교한 그림. x축은 파란빛의 반사도, y축은 초록빛의 반사도를 각각 나타낸다. - NASA 제공

 

한편 우주에서 본 지구는 바다를 품고 있어 파랗다. 지구의 바다는 파란빛보다 빨간빛과 초록빛을 더 많이 흡수하기 때문에 파랗게 보인다. 또 바다는 지구의 파란 하늘을 반사하기도 한다. 그렇지만 외계행성 ‘HD 189733b’가 파란 이유는 바다와 상관없다.

 

구름은 종종 행성 대기에서 중요한 역할을 하는데, ‘HD 189733b’처럼 뜨거운 목성에서 구름의 존재와 중요성을 알아내는 것이 중요하다. ‘HD 189733b’는 뜨거운 연무가 낀 대기를 갖고 있을 것으로 예측된다.

 

이 행성의 코발트 청색은 아마도 규산염 입자들이 들어 있는 고층 구름에서 나온 것일지 모른다. 이 행성의 대기 온도(섭씨 1000도 이상)가 규산염의 응결 온도(섭씨 1300도 이상)와 비슷하므로 규산염이 녹아 매우 작은 유리 방울을 형성할 수 있고, 이 방울이 빨간빛보다 파란빛을 더 많이 산란시킬 수 있기 때문이다.

 

폰트 박사는 “규산염 구름의 물리와 기후학은 잘 모른다”며 “대기물리의 새로운 영역을 탐구하는 중”이라고 밝혔다. 그는 또 행성 대기가 어떤 색깔을 띠는 원인을 정확히 알기란 어렵다고 덧붙였다.

 

예를 들어 목성이 불그스름한 이유는 색을 지닌 미지의 분자 때문이고, 금성은 대기에서 미지의 자외선 흡수물질 때문에 자외선을 반사하지 않는다.

 

이충환 cosmos@donga.com

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