케플러 7b(Kepler-7b) - 최초로 구름지도가 작성된 외계행성

 

 

 

그림설명 : 케플러 7b(Kepler-7b)는 목성보다 1.5배 큰 반경을 가지고 있으며 대기상의 구름지도가 작성된 최초의 외계행성이다.

 

천문학자들이 NASA의 케플러 우주망원경과 스피처 우주망원경을 이용하여 케플러 7b로 알려진 매우 뜨거운 목성을 닮은 외계행성에 대한 최초의 구름지도를 제작하였다.

이 행성은 높은 구름들이 몰려 있는 서쪽과 청명한 하늘을 지닌 동쪽이라는 특징을 가지고 있는 행성이다.

스피처 우주망원경을 활용한 이전의 연구에서는 다른 별 주위를 돌고 있는 이 행성의 기온지도를 만든 적이 있다
그러나 멀리 떨어져 있는 이 또다른 세계의 구름 구조를 들여다본 것은 이번이 처음이다.

 

캠브리지 메사추세츠 기술연구소의 브라이스-올리비에르 데모리(Brice-Olivier Demory)의 설명은 다음과 같다. 
"스피처우주망원경와 케플러 우주망원경을 이용하여 3년이 넘는 관측을 수행한 결과  우리는 매우 낮은 해상도긴 하지만 이 거대한 가스상 행성의 지도를 만들 수 있었답니다.  우리는 이 행성에서 바다나 대륙을 볼 거라고 기대하지는 않았습니다. 그러나 구름으로는 해석될 수 있는 청명한 대기와 반사 신호들은 감지할 수 있었죠."

데모리는 'Astrophysical Journal'에 개재가 결정된 논문의 주저자이다.

케플러는 지금까지 태양계 너머에 존재하는 150개 이상의 외계행성을 발견했다.
케플러 7b는 케플러에 의해 처음 발견된 외계행성중 하나이다.

 

현재 케플러 우주망원경에는 반작용 휠에 문제가 있어 더 이상의 행성 추적이 어려운 상태이지만 천문학자들은 지난 거의 4년여간 수집한 데이터들에 대한 분석을 계속하고 있다.

 

달과 같은 변화를 보이는 케플러 7b의 가시광선 관측에서 이 행성의 서쪽 대기에서 보이는 밝은 지점을 통해 이 행성에 대한 대강의 지도를 그릴 수 있었다.
그러나 이 데이터로는 이 밝은 지점이 구름때문인지 열기 때문인지 여부를 쉽게 판독할 수 없는 상태였다.

이러한 의문에 해답을 찾는데 스피처 우주망원경은 핵심적인 역할을 수행했다.

케플러와 마찬가지로 스피처 우주망원경 역시 자신의 별 주위를 공전하는 행성에 시선을 고정시킬 수 있고, 이를 통해 이 행성의 대기에 대한 단서들을 모을 수 있었던 것이다.

 

스피처의 적외선 감지 능력을 통해 케플러 7b의 대기온도를 측정할 수 있었고 이 행성의 대기온도는 섭씨 815~982도(1,100K ~ 1,300K)범위로 측정되었다.

 

이러한 결과는 자신의 별에서 고작 0.06AU밖에 떨어져 있지 않은 이 행성으로서는 너무나도 낮은 온도였다.
천문학자들에 따르면 이 정도 온도는 너무나 낮아서 케플러의 감지범위를 벗어나는 온도였던 것이다.

따라서 천문학자들은 이 행성으로부터 나오는 빛이 행성의 서쪽 대기 상층부에 자리잡은 구름에 별빛이 튕겨져 나오기 때문이라고 결론지었다.

 

이에 대해 캘리포니아 NASA 에임스 연구소의 케플러 과학자인 토마스 바클리(Thomas Barclay)의 설명은 다음과 같다.
"케플러 7b는 우리가 지금까지 발견한 대부분의 가스행성들에서 발생하는 빛보다 훨씬 많은 빛을 반사하고 있었습니다.
 그것이 우리가 상층 대기에 구름을 추론할 수 있었던 계기였죠.
 지구와는 달리 이 행성의 구름의 패턴은 거의 변하지 않는 것처럼 보입니다. - 놀랄만큼 안정된 대기가 유지되고 있는 것이죠."
 
이번 발견은 그 구성성분과 크기에서 지구와 훨씬 유사점을 보이는 행성의 대기를 연구하는데 유사한 기술을 할용할 수 있는 첫 걸음이라 할 수 있다.

워싱턴 NASA천체물리학분과의 감독관인  폴 허츠(Paul Hertz)의 소감은 다음과 같다.
"스피처 우주망원경과 케플러 우주망원경을 함께 활용하면  우리는 수조 킬로미터나 떨어져 있는 행성을 제대로 바라볼 수 있는 여러 파장의 도구를 갖게 되는

 셈이죠.  우리는 지금 단순히 외계행성을 관측해내기만 하는 시대를 넘어 이 행성들을 속속들이 이해하는 흥미로운 과학의 시대로 접어드는,

 말그대로 외계행성 과학의 시대에 서 있습니다. "
 

케플러는 특정 행성이 자신의 별 전면을 지날 때, 그 별빛에 행성이 잠겨들거나 별빛을 막아서는 현상을 통해 행성을 식별해낸다.

 

케플러 7b에 이러한 기술을 이용하여 관측한 결과, 그리고 다른 관측을 실행한 결과 이 행성은 지금까지 알려진 행성중 가장 많이 부풀어오른 형태를 지닌 행성중 하나임이 밝혀졌다. 마치 물위에 떠 있는 튜브처럼, 이 행성을 물위에 올려놓는다면 둥둥 뜰 수도 있을 것이다. 

 

이 행성은 또한 자신의 별 주위를 채 5일이 되지 않는 주기로 빠르게 회전하고 있음이 밝혀졌다.

 

NASA의 "외계행성을 탐색하는 눈"에 의해 지금까지 발견된 900개 이상의 행성들은 모두 3D 입체영상으로 제공되고 있으며 다음의 사이트에서 다운로드 받을 수 있다. http://eyes.nasa.gov/exoplanets

이 프로그램은 케플러 우주망원경이나 또는 전세계에 분포하는 지상의 관측소에서 우리 태양계의 행성들과 같은 행성이 발견될 경우 최신의 발견을 반영하여 매일매일 업데이트되고 있다.

 

출처 : NASA - Kepler Mission
          http://www.nasa.gov/mission_pages/spitzer/news/spitzer20130930.html

 

원문>

NASA Space Telescopes Find Patchy Clouds on Exotic World

PASADENA, Calif. -- Astronomers using data from NASA's Kepler and Spitzer space telescopes have created the first cloud map of a planet beyond our solar system, a sizzling, Jupiter-like world known as Kepler-7b.

 

The planet is marked by high clouds in the west and clear skies in the east. Previous studies from Spitzer have resulted in temperature maps of planets orbiting other stars, but this is the first look at cloud structures on a distant world.

 

"By observing this planet with Spitzer and Kepler for more than three years, we were able to produce a very low-resolution 'map' of this giant, gaseous planet," said Brice-Olivier Demory of Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. Demory is lead author of a paper accepted for publication in the Astrophysical Journal Letters. "We wouldn't expect to see oceans or continents on this type of world, but we detected a clear, reflective signature that we interpreted as clouds."

 

Kepler has discovered more than 150 exoplanets, which are planets outside our solar system, and Kepler-7b was one of the first. The telescope's problematic reaction wheels prevent it from hunting planets any more, but astronomers continue to pore over almost four years' worth of collected data.

 

Kepler's visible-light observations of Kepler-7b's moon-like phases led to a rough map of the planet that showed a bright spot on its western hemisphere. But these data were not enough on their own to decipher whether the bright spot was coming from clouds or heat. The Spitzer Space Telescope played a crucial role in answering this question.

 

Like Kepler, Spitzer can fix its gaze at a star system as a planet orbits around the star, gathering clues about the planet's atmosphere. Spitzer's ability to detect infrared light means it was able to measure Kepler-7b's temperature, estimating it to be between 1,500 and 1,800 degrees Fahrenheit (1,100 and 1,300 Kelvin). This is relatively cool for a planet that orbits so close to its star -- within 0.06 astronomical units (one astronomical unit is the distance from Earth and the sun) -- and, according to astronomers, too cool to be the source of light Kepler observed. Instead, they determined, light from the planet's star is bouncing off cloud tops located on the west side of the planet.

 

"Kepler-7b reflects much more light than most giant planets we've found, which we attribute to clouds in the upper atmosphere," said Thomas Barclay, Kepler scientist at NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Calif. "Unlike those on Earth, the cloud patterns on this planet do not seem to change much over time -- it has a remarkably stable climate."

 

The findings are an early step toward using similar techniques to study the atmospheres of planets more like Earth in composition and size.

 

"With Spitzer and Kepler together, we have a multi-wavelength tool for getting a good look at planets that are trillions of miles away," said Paul Hertz, director of NASA's Astrophysics Division in Washington. "We're at a point now in exoplanet science where we are moving beyond just detecting exoplanets, and into the exciting science of understanding them."

 

Kepler identified planets by watching for dips in starlight that occur as the planets transit, or pass in front of their stars, blocking the light. This technique and other observations of Kepler-7b previously revealed that it is one of the puffiest planets known: if it could somehow be placed in a tub of water, it would float. The planet was also found to whip around its star in just less than five days.

 

Explore all 900-plus exoplanet discoveries with NASA's "Eyes on Exoplanets," a fully rendered 3D visualization tool, available for download at http://eyes.nasa.gov/exoplanets. The program is updated daily with the latest findings from NASA's Kepler mission and ground-based observatories around the world as they search for planets like our own.  

 

Other authors include: Julien de Wit, Nikole Lewis, Andras Zsom and Sara Seager of Massachusetts Institute of Technology; Jonathan Fortney of the University of California, Santa Cruz; Heather Knutson and Jean-Michel Desert of the California Institute of Technology, Pasadena; Kevin Heng of the University of Bern, Switzerland; Nikku Madhusudhan of Yale University, New Haven, Conn.; Michael Gillon of the University of Liège, Belgium; Vivien Parmentier of the French National Center for Scientific Research, France; and Nicolas Cowan of  Northwestern University, Evanston, Ill. Lewis is also a NASA Sagan Fellow.

 

The technical paper is online at http://www.mit.edu/~demory/preprints/kepler-7b_clouds.pdf .

 

NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif., manages the Spitzer Space Telescope mission for NASA. Science operations are conducted at the Spitzer Science Center at Caltech. Data are archived at the Infrared Science Archive housed at the Infrared Processing and Analysis Center at Caltech. Caltech manages JPL for NASA. For more information about Spitzer, visit: http://spitzer.caltech.edu and http://www.nasa.gov/spitzer .

 

Ames is responsible for Kepler's ground system development, mission operations and science data analysis. JPL managed Kepler mission development. Ball Aerospace & Technologies Corp. in Boulder, Colo., developed the Kepler flight system and supports mission operations with the Laboratory for Atmospheric and Space Physics at the University of Colorado in Boulder. The Space Telescope Science Institute in Baltimore archives, hosts and distributes Kepler science data. Kepler is NASA's 10th Discovery Mission and was funded by the agency's Science Mission Directorate. For more information about the Kepler mission, visit: http://www.nasa.gov/kepler and http://www.kepler.nasa.gov .

 

 

 

Whitney Clavin 818-354-4673
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