제임스 웹 우주 망원경 외계행성 첫 직접 관측

천문학자들이 NASA의 제임스 웹 우주 망원경을 사용하여 처음으로 태양계 밖의 행성을 직접 촬영했습니다. 이 외계행성은 목성형 행성이기 때문에 암석으로 된 표면이 없고 생물이 살 수 없습니다.

 

네 가지 서로 다른 파장의 빛을 여과하는 필터를 통해 볼 수 있는 이 이미지는 제임스 웹의 적외선 시야가 어떤 식으로 우리 태양계 너머의 세계를 쉽게 포착할 수 있는지를 보여주며, 외계행성에 대해 그 어느 때보다 많은 정보를 밝힐 향후 관측의 비전을 보여줍니다.

 

이 이미지는 제임스 웹 우주 망원경이 보는 여러 적외선 대역에서 외계행성 HIP 65426 b의 모습을 보여줍니다. 보라색은 3.00마이크로미터에서 NIRCam 장비의 시각을 보여주고, 파란색은 4.44마이크로미터에서 NIRCam 장비의 시각을 보여주며, 노란색은 11.4마이크로미터에서 MIRI 장비의 시각을 보여주며, 마지막으로 빨간색은 15.5 마이크로미터에서 MIRI 장비의 시각을 보여줍니다. 이러한 이미지는 제임스 웹에 탑재된 장비가 저마다 빛을 관측하는 방식이 다르기 때문에 달리 보입니다. 코로나그래프라고 하는 각 장비 내의 차폐 장치는 어두운 행성을 볼 수 있게끔 밝은 모성의 빛을 차단합니다. 각 이미지에서 작은 흰색 별표는 모성 HIP 65426의 위치를 ​​나타내며, 별빛은 코로나그래프와 이미지 처리법을 통해 제거하였습니다. NIRCam 이미지의 막대 모양은 실제로 있는 물체가 아니라 망원경의 광학적인 성질 때문에 나타나는 왜곡 효과입니다. Credit: NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), the ERS 1386 team, and A. Pagan (STScI).

 

"이것은 변혁의 순간입니다. 제임스 웹뿐만 아니라 천문학 전반에 있어서요." 규모가 큰 국제 협업을 통해 이러한 관측을 주도한 영국 엑서터 대학교의 물리천문학부 부교수인 Sasha Hinkley가 말했습니다. 제임스 웹은 미국항공우주국(NASA)이 유럽우주국(ESA)과 캐나다우주국(CSA)과 협력하여 주도하는 국제 우주 임무입니다.

 

제임스 웹의 이미지에서 HIP 65426 b라고 불리는 외계행성은 목성보다 약 6~12배 무거운 것으로 추정되며, 이러한 관측을 통해 그러한 추정 범위를 더욱 좁힐 수 있습니다. 이 행성의 나이는 약 1,500만~2,000만 살로, 45억 년 된 지구에 비해 젊기도 합니다.

 

천문학자들은 지난 2017년에 칠레에 있는 유럽남방천문대(European Southern Observatory) 초대형 망원경(Very Large Telescope)의 SPHERE 장비를 통해 이 행성을 발견하였고, 파장이 짧은 적외선 빛으로 이미지를 촬영한 바 있습니다. 파장이 긴 적외선을 보는 제임스 웹의 시각은 지구 대기가 방출하는 적외선 때문에 지상 망원경이 관측할 수 없었던 부분에서 새롭고 상세한 성질을 보여줍니다.

 

연구자들은 이러한 관측에서 얻은 데이터를 분석한 후 피어리뷰를 받기 위해 학술지에 제출할 논문을 준비하고 있습니다만, 이미 제임스 웹이 처음으로 포착한 외계행성 이미지는 멀리 떨어진 세계를 활발히 연구할 미래의 가능성을 보여주고 있습니다.

 

HIP 65426 b는 모성과의 거리가 지구와 태양 사이의 거리보다 약 100배 더 멀기 때문에 제임스 웹이 모성과 행성을 쉽게 구분할 수 있을 정도입니다.

 

제임스 웹의 근적외선 카메라(NIRCam)와 중적외선 장비(MIRI)에는 모두 밝은 별빛을 차단하도록 고안된 코로나그래프가 탑재되어 있으며, 덕분에 제임스 웹은 이러한 특정 외계행성의 이미지를 직접 촬영할 수 있습니다. 2020년대 하반기에 발사 예정인 NASA의 낸시 그레이스 로먼 우주 망원경은 훨씬 더 발전된 코로나그래프의 성능을 보여줄 것입니다.

 

"제임스 웹의 코로나그래프가 모성의 빛을 억제하는 능력은 매우 인상 깊었습니다." Hinkley가 말했습니다.

 

별은 행성보다 훨씬 더 밝기 때문에 별과 가까이 있는 외계행성을 직접 촬영하는 것은 어려운 일입니다. HIP 65426 b 행성은 근적외선에서 모성의 밝기의 만 분의 일 정도로 어둡고, 중적외선에서는 수천 분의 일 정도로 어둡습니다.

 

각각의 필터 이미지에서 행성은 약간 다른 형태의 빛 방울로 나타납니다. 이는 제임스 웹에서 광학적 성질이 저마다 다른 장치가 빛을 읽어 들이는 방식 때문입니다.

 

"이 이미지를 얻는 것은 우주의 보물찾기와 같았습니다." 이미지 분석을 주도한 UC 샌타크루즈의 박사후연구원 Aarynn Carter가 말했습니다. "제가 처음에 볼 수 있었던 것은 별에서 오는 빛이었지만, 신중한 이미지 처리를 통해 그 빛을 제거하여 행성을 발견할 수 있었습니다."

 

HIP 65426 b는 과거에 허블 우주 망원경도 직접 다른 외계행성의 이미지를 촬영한 적이 있었기 때문에 우주 망원경이 직접 이미지를 얻은 첫 번째 외계행성은 아니지만, 제임스 웹이 외계행성을 탐사하는 길을 제시합니다.

 

"가장 흥미로운 점은 우리가 이제 막 시작했다는 것입니다." Carter가 말했습니다. “행성의 물리학, 화학, 형성에 관한 전반적인 이해를 조형할 외계행성들의 이미지가 더 많이 나올 겁니다. 지금껏 알려지지 않은 행성을 발견할 수 있을지도 모르죠."

 

- Elizabeth Landau

 

 

 

NASA’s Webb Takes Its First-Ever Direct Image of Distant World – James Webb Space Telescope