GJ 436b : 헬륨 대기가 만들어지는 과정(가설)

 

(참고 : Gyr = 10억년)  Credit NASA/JPL-Caltech

 

이 도표는 헬륨 대기 가설을 묘사한 것이다.

 

헬륨대기를 가진 행성들의 질량은 해왕성 정도 또는 해왕성보다 약간 가벼운 수준이며 이들은 며칠 정도의 짧은 공전주기를 가지고서 자신의 별에 촘촘히 붙어 공전하고 있다.
이 행성들은 두꺼운 가스 대기에 둘러싸인 물 또는 암석의 핵을 가지고 있을 것으로 생각되고 있다.

 

자신의 별로부터 발생한 복사에 의해 수소와 헬륨이 가열되는데, 더 가벼운 수소가 보다 많이 우주공간으로 탈출하게 된다.
수소가 우주 공간으로 내쳐지는 일은 소행성과 같은 천체가 행성에 충돌할 때도 발생할 수 있다.

 

이러한 과정이 반복되는 장구한 시간동안 행성의 대기에는 헬륨만이 남게 된다.

 

물과 메탄 모두 수소가 구성성분을 이루는 분자들이므로 수소의 감소는 메탄과 물도 줄어들게 만든다.
결국 수십억년의 시간이 흐른 후 물과 메탄의 양은 현저히 줄어들 것이다.

수소가 줄어듦으로 인해 탄소는 산호와 결합을 하게 될 것이고 그 결과 일산화탄소가 형성된다.

 

NASA 스피처 우주망원경이 헬륨대기를 가진 행성으로 가정하고 있는 GJ 436b 역시 이러한 흔적을 가지고 있다.
여기에는 메탄이 부족하고 일산화탄소가 많이 나타나고 있는 것이다.

 

향후 관측은 이 행성들의 대기에서 헬륨을 직접적으로 관측할 필요가 있다. 

바로 이 이론의 확정을 위해서 말이다.  
 
 
출처 : NASA Spitzer Space Telescope Latest Images  2015년 6월 11일 
         http://www.spitzer.caltech.edu/images/6065-sig15-009-How-to-Make-a-Helium-Atmosphere        

 

참고 : GJ 436b를 비롯한 다양한 외계행성 및 원시행성원반에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          https://big-crunch.tistory.com/12346973

 

원문>

How to Make a Helium Atmosphere

This diagram illustrates how hypothetical helium atmospheres might form. These would be on planets about the mass of Neptune, or smaller, which orbit tightly to their stars, whipping around in just days. They are thought to have cores of water or rock, surrounded by thick atmospheres of gas. Radiation from their nearby stars would boil off hydrogen and helium, but because hydrogen is lighter, more hydrogen would escape. It's also possible that planetary bodies, such as asteroids, could impact the planet, sending hydrogen out into space. Over time, the atmospheres would become enriched in helium.

With less hydrogen in the planets' atmospheres, the concentration of methane and water would go down. Both water and methane consist in part of hydrogen. Eventually, billions of years later (a "Gyr" equals one billion years), the abundances of the water and methane would be greatly reduced. Since hydrogen would not be abundant, the carbon would be forced to pair with oxygen, forming carbon monoxide.

NASA's Spitzer Space Telescope observed a proposed helium planet, GJ 436b, with these traits: it lacks methane, and appears to contain carbon monoxide. Future observations are needed to detect helium itself in the atmospheres of these planets, and confirm this theory.