큰 도약으로 외계 행성에서 '온도계' 분자 발견

dottedhip/iStock

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The Asphysical Journal Letters에 발표된 최근 연구에 따르면, 천문학자 팀이 외계 행성의 복잡한 대기를 더 잘 이해할 수 있는 새로운 도구를 개발했습니다.

고해상도 스펙트럼 관측을 사용하여 그들은 WASP-31b로 알려진 뜨거운 목성 외계 행성의 대기에 수소화 크롬(CrH)의 존재를 성공적으로 확인했습니다.

온도 변화에 놀라운 민감성을 보이는 분자인 수소화 크롬은 "별의 온도계"라는 명성을 얻었습니다. 공동 저자이자 코넬 대학교 예술 과학 대학의 천문학 연구원인 Laura Flagg에 따르면, 우리를

"크롬 수소화물 분자는 온도에 매우 민감합니다. 더 높은 온도에서는 크롬만 보입니다. 그리고 낮은 온도에서는 다른 물질로 변합니다"라고 Flagg는 설명했습니다.

이 분자는 1,200~2,000도 켈빈의 특정 온도 범위 내에서만 풍부해집니다. Flagg는 이전에 차가운 별과 갈색 왜성의 온도를 측정하기 위해 크롬 수소화물을 포함한 금속 수소화물의 힘을 활용했습니다.

뜨거운 목성 외행성의 온도 표시기로서 크롬 수소화물의 잠재력은 이전의 저해상도 연구에서 암시되었습니다. 그러나 이 최근 연구는 외계 행성의 대기에서 금속 수소화물, 특히 크롬 수소화물을 고해상도로 최초로 확실하게 검출한 사례입니다.

이 성과는 우리 태양계 너머의 거대한 행성의 대기 조건에 대한 이해에 있어 중요한 도약으로 예고되고 있습니다.

이번 발견으로 개별 외계행성 WASP-31b에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수는 없지만 유사한 천체를 조사하기 위한 새로운 방법을 확립했습니다.

2011년에 발견된 WASP-31b는 3.4일의 빠른 주기로 F5 별 주위를 공전합니다. 이번 연구에서는 행성의 평형 온도가 1,400켈빈임을 확인했을 뿐만 아니라 이 온도 범위가 크롬 수소화물의 존재에 도움이 되는 조건과 일치한다는 사실도 확인했습니다.

연구에서 Flagg는 고해상도 분광학을 사용하여 외계 행성의 대기를 조사합니다. 행성이 별 옆에 있을 때 방출되는 빛과 행성이 별 앞을 지나갈 때 방출되는 빛을 분석함으로써 Flagg는 행성 대기에 특정 원소가 존재한다는 것을 추론할 수 있습니다.

이 기술은 서로 다른 요소가 특정 파장의 빛을 흡수하고 전달한다는 사실에 의존합니다.

"우리는 수천 개의 서로 다른 라인을 얻을 수 있습니다. 다양한 통계 방법과 템플릿(스펙트럼이 어떻게 생겼는지에 대한 대략적인 아이디어)을 사용하여 이를 결합하고 이를 데이터와 비교하여 일치시킵니다."라고 Flagg는 말했습니다. 보도 자료.

"잘 일치하면 신호가 있는 것입니다. 우리는 다양한 템플릿을 모두 시도했는데 이 경우 크롬 수소화물 템플릿이 신호를 생성했습니다."

이상적인 온도 범위에서도 크롬 수소화물이 부족하기 때문에 탐지를 위해 정교한 장비와 망원경을 사용해야 합니다.

연구원들은 GRACES 분광기를 사용하여 Gemini Spectroscopy 조사를 통한 외계 행성의 일부로 2022년 관측에서 얻은 고해상도 스펙트럼에 의존했습니다.

이 발견으로 외계 행성 대기에 대한 보다 정확한 온도 측정과 더 깊은 통찰력을 얻을 수 있는 길이 열렸기 때문에 Flagg는 다른 연구자들도 크롬 수소화물과 기타 금속 수소화물을 찾기 위해 데이터를 조사하는 데 영감을 받기를 희망합니다.

더 큰 표본 크기를 구축함으로써 과학자들은 먼 행성 대기의 중요한 추세를 밝혀내고 우주의 다양성에 대한 이해를 넓힐 수 있습니다.

전체 연구는 8월 16일 The Asphysical Journal Letters에 게재되었으며 여기에서 확인할 수 있습니다.

연구 개요:

외계 행성 대기 연구는 종종 갈색 왜성 유사체와의 시너지 효과로 강화됩니다. 그러나 갈색 왜성에서 흔히 볼 수 있는 많은 주요 분자는 아직 외계 행성 대기에서 확인되지 않았습니다. 중요한 예는 대기 온도를 조사하고 갈색 왜성을 스펙트럼 유형으로 분류하는 데 종종 사용되는 크롬 수소화물(CrH)입니다. 최근 뜨거운 목성 WASP-31b의 저해상도 투과 스펙트럼에서 CrH에 대한 잠정적 증거가 보고되었습니다. 여기에서는 GRACES/Gemini North 및 UVES/Very Large Telescope에서 WASP-31b의 전송 스펙트럼에 대한 고해상도 스펙트럼 관찰을 제시합니다. 우리는 높은 스펙트럼 분해능으로 외계 행성 대기에서 최초의 금속 수소화물 검출을 나타내는 5.6σ 신뢰도에서 CrH를 검출합니다. 우리의 발견은 외계 행성 대기에서 금속 수소화물의 역할을 이해하는 데 중요한 단계를 구성합니다.