제임스 웹 망원경과 외계 행성
우주 관측소는 우리 태양계의 물체들을 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 먼 우주를 들여다볼 수도 있다. 그러나 망원경은 외계행성이나 태양계 밖의 세계와 형태는 다르나 동일한 의미를 가지는 독특한 방식으로 관측할 수 있다.
망원경의 시간은 흥미로운 범위의 외계행성들을 관찰하고자 하는 천문학자들에 의해 많은 허용이 되었다.
우리가 우주론적 의미를 인식하는 행성들과 유사한 특성을 공유할 수 있는 반면, 다른 것들은 더 이상 반대가 될 수 없다.
웹은 다른 행성에서 생명체의 흔적을 찾기 위해 고안된 것은 아니지만, 행성 진화의 신비뿐만 아니라 그들의 대기와 그 안에 어떤 화학 물질이 존재하는지는 밝힐 수 있다. 사람의 눈에는 보이지 않는 적외선으로 관찰하는 제임스 웹 망원경은 다른 우주와 지상 망원경에 의해 만들어진 관찰을 바탕으로 연구자들이 완전히 형성된 행성뿐만 아니라 아직 형성 중인 행성들을 더 잘 이해할 수 있도록 도울 것이다. 우리 태양계 내에서 웹은 지구와 비교하여 시간이 지남에 따라 어떻게 진화했는지 보기 위해 우리의 이웃 행성들을 연구할 것이다. 화성을 시작으로 멀리까지 태양계의 모든 물체들을 볼 것이며, 웹의 일부 핵심 대상은 목성의 위성 유로파와 토성의 위성 타이탄과 같은 태양계의 해양 세계를 포함한다. 미래에는 이들 세계에서 생명이나 생명으로 이어지는 화학반응이 가능한지를 조사할 것이다.
행성 대기 내부 의문점
우리 태양계 밖에는 많은 의문들이 있다. 웹은 우주에 존재하는 많은 행성들의 종류를 더 밝힐 수 있다. 하지만 태양과 같은 별 주위의 지구와 같은 행성들의 대기는 조사하지 않을 것이다. 대신, 웹이 관찰할 행성들은 우리 은하계에서 매우 흔한 훨씬 더 작고 차가운 별 주위에 위치해 있다. 외계 행성과 그 표면을 관찰하는 것 외에 행성들의 대기 내부를 관찰할 수 있을 것이다. 행성의 대기 안에 있는 가스들은 특정한 색깔의 빛을 흡수하는데 이것은 과학자들이 행성들을 식별해내고 외계 행성의 대기 구성을 볼 수 있게 해 줄 것이다.
행성은 본인의 주인 별 앞을 지나갈 때, 별빛의 일부가 대기를 통해 빛이 나는데 그 빛이 어떤 것을 통과하고 어떤 것이 차단되는지를 판가름함으로써 우리는 대기 중의 가스도 식별할 수 있게 된다.
멀리서 지구를 보게 된다면, 우리의 대기는 행성 위의 작은 연무층처럼 보일 것이다. 이것은 대기를 감지하는 것이 어렵다는 증거이기도 하다. 또한, 우리가 수증기를 가진 암석 행성들이 흔하다는 것을 증명할 수 있다면, 그것은 바다를 가진 암석 행성들이 흔하다는것을 나타낸다. 물은 우리가 알고 있는 것처럼 모든 생명에 필수이기 때문에 암석 행성을 연구하고 액체 상태의 바다를 나타내는 수증기를 보는 것이 거대한 이정표가 될 것이다.
예상되지 않거나 이해되지 않은 가스를 탐지하는 것은 연구에 있어 더욱 중요할 수 있다. 이는 온도나 구름 형성, 외계 기후에 대한 다른 행성에서 일어나는 날씨를 이해하게 될 수 있을지도 모른다.
7개의 외계행성
천문학자들은 지구에서 40광년 떠어진 별 주위를 도는 지구 크기의 행성 7개를 발견했다. 우주에 기반을 둔 스피처 망원경의 도움으로 이 7개의 외계 행성들은 모트 초저온 왜성 주위에서 빽빽한 형태로 발견되었다.
세 개의 행성은 항성의 생명체 거주가능 영역 내에 있으며, 이 영역에서 액체 상태의 물이 행성 표면에 모여 생명체를 지탱할 수 있다. 행성들이 대기를 가지고 있는지 여부를 결정하는 것이 첫 번째 단계이다. 그 행성들은 현재 초저온 왜성 주위를 돌고 있지만, 그들이 항상 이러한 조건에 있었던 것은 아니다. 이 별은 태버양의 절반이고 질량은 태양의 10분의 1이다. 그러나 초기에는 훨씬 더 뜨거웠고, 근처의 행성들이 대기, 바다 또는 얼음을 잃게 했을 것이다.
작은 적색 왜성들은 매우 뜨겁고 많은 에너지를 발산했다. 그래서 오늘날 생명체 거주가능 영역에 있는 한 행성은 열과 높은 에너지의 폭격을 받았고 사람들은 그 기간 동안 대기를 잃었을지도 모른다고 생각한다. 하지만 대기가 보충이 될지 안될지는 확신할 수 없다. 천문학자들은 망원경을 통해 별을 관찰하면서 작은 일식과 같은 그림자가 주기적으로 별빛의 일정한 패턴을 방해하는 것을 보았다. 그림자들은 행성들을 나타내었고 추가적인 관찰을 통해 확인시켜주었다.
행성을 탐지하는 데 사용되는 것과 같은 별빛이 행성의 대기를 통과한다. 천문학자들에 의하면 대기가 존재 한다면 대기의 구성을 감지할 수 있을 것이고 다른 빛의 파장을 나타내는 색을 드러낼 것이라고 한다.
웹의 목표 중 하나는 대기의 흔적과 이산화탄소나 물과 같은 특정 성분을 찾는 것이다. 자연은 우리에게 하나의 시스템에 대략 지구 크기의 일곱 개의 행성을 표본을 주었다.
신비한 세계를 조사하다
제임스 웹 우주 망원경이 관찰할 행성들의 범위는 뜨거운 목성, 따뜻한 해왕성, 그들의 별 주위를 가까이 돌면서 열로 폭발하는 행성들, 심지어 죽은 백색 왜성 주위를 도는 세계를 포함하여 놀라울 정도로 포괄적이며 다양하다.
적어도 두 개의 행성과 먼지 원반 안에 있는 작고 바위투성이의 천체들을 포함하는 63광년 떨어진 젊은 행성계인 베타 픽토리스를 더 가까이서 보기를 원하고 있다. 웹은 외계 행성의 다양성을 이끄는 물리적 과정을 밝힐 수 있고, 은하계 행성의 다양성이 우리 태양계 행성의 다양성을 능가한다. 그래서 행성의 거주 가능성과 가장 가능성 있는 생명체 거주지에 대한 연구에 중대한 영향을 미친다. 하지만, 한 가지 미스터리는 소위 벗겨진 중심핵 행성들이다. 얼음 거인 해왕성처럼 형성되었지만 별에 가까이 있는 행성. 시간이 지나면서 행성의 수소 외피가 벗겨져 지구처럼 보이지만 내부는 매우 다를 것이다.
가장 흔한 유형의 행성은 우리 태양계에 조차 없는 행성이며 그들의 별 가까이에서 궤도를 도는 작은 지구형 행성들과 약간 멀리 있는 거대 가스 행성들을 연결하는 것과 같다. 제임스 웹 우주 망원경이 외계 행성의 대기 특성화 지형을 깨트릴것이라 기대하고 있다.
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