[캐나다 밴쿠버통신] 하늘에서 다이아몬드 비가 내린다면

쇠로 된 비도 괜찮아 쇠를 팔아서 먹을 것 사지 뭐.

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전재민
기사입력 2020-07-02 [01:35]

[강건문화뉴스=전재민 기자] 녹은 철 비가 하늘을 가르며 내린다.쇠비든 다이아몬드든 하늘에서 내린다면 물방울 다아아몬드 선물하고 싶었던 아내에게도 소원을 들어 줄 수 있겠다.

디스커버지 보도에 의하면 철 비가 내리는 엽기적인 외행성이 천문학자에 의해 발견되었다. 엑소플라넷의 기상조건은 녹은 철 비, 섭씨 2400도, 1만mph 이상의 바람의 꾸준한 소나기를 포함한다. 그들은 이것을 와스프-76 b라고 부른다.

외행성은 태양계 밖에 존재했던 행성이다. 나사의 케플러 우주 망원경에 의해 대부분 발견되고 기록되는 수천 개의 외계행성들이 있다. 이 행성들은 다양한 크기와 궤도를 가지고 있다: 어떤 행성들은 태양에 가까이 붙어 있는 거대한 행성이고 어떤 행성들은 얼음처럼 얼었고 어떤 행성들은 암석이다.

천문학자들은 행성이나 행성이 항성을 공전할 때 항성이 얼마나 "바구질"을 하는지 측정하기 위해 방사상 속도 기법에 의존해 왔으며, 이것이 발견된 외부 행성의 대부분이 목성 크기나 심지어 더 큰 가스 거인 이유였다.

현재 NASA 아카이브에는 약 4,135개의 확인된 외계행성, 5,047명의 후보, 3,067개의 행성계가 기록되어 있다. 외계행성의 몇 가지 예는 1992년에 발견된 PSR 1257+12; 목성 질량 행성인 51 페가수스 b; 지구보다 태양에 20배 더 가까운 행성; 그리고 최근에 천문학자들은 지구에서 약 640광년 떨어진 새로운 외계행성을 발견했다.

와스프-76 b: 하늘에서 철 비가 내리는 곳
이번 연구를 이끈 제네바 대학의 천문학자 데이비드 에렌레이치는 보도자료를 통해 새로 발견된 기괴한 외계행성들은 저녁에 비가 오지만 물 대신 철분을 퍼붓는다고 밝혔다.

천문학자들은 이 외계행성을 목성보다 약간 작고 지구에서 약 640광년 떨어진 물고기자리 어딘가에 있는 와스프-76 b라고 부른다. 이 외행성은 뜨거운 주피터로 분류되는 가스 거대 세계들 중 하나로 태양에 불편하게 가깝거나 수성보다 거의 10배 가까이 더 가까운 궤도를 돌고 있어 금속을 증발시킬 만큼 뜨거운 현상을 일으킨다.

아마추어 천문학자들이 발견한 눈물방울 별
홈스타에 가깝기 때문에 와스프-76 b를 떠나 "엄청나게 잠겨 있다"고 한다. 이 별의 중력은 지구를 축구공을 닮은 프로이트 스피로이드 모양으로 확장시킨다.

와스프-76 b의 낮 반구는 그것의 별에서 많은 양의 방사선을 얻기 때문에 그것의 대기에서 철을 발생시킨다. 그리고 나서 바람은 그것을 지구의 밤 쪽으로 운반한다. 그 곳은 매우 차가운 온도를 가지고 있다. 그리고 거기서 그것은 철을 응결시켜 이상한 비로서 떨어지게 한다.제네바 대학의 연구원인 크리스토프 로비스는 언론 발표에서 지구 반대편에서 철 수증기를 찾을 수 없었기 때문에, 그들은 이 극한 외행성의 밤쪽에 그것이 응축되었다고 결론지었다고 말했다.천문학자들이 뜨거운 목성 행성에서 밤낮으로 화학적 분산을 발견할 수 있었던 것은 이번이 처음이다.

이러한 관측은 로키 엑소플라넷과 안정적 분광 관측을 위한 에셸 스펙트로그래프(Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stabilic Spectroscopic Observations, ESPRESCO)라는 새로운 기구 때문에 가능해졌다.

에렌레이치는 "지금 우리가 가진 것은 가장 극단적인 외부 행성의 기후를 추적하는 완전히 새로운 방법"이라고 말했다.

이번 연구결과는 네이처(Nature)지에 게재돼 태양계 너머 행성의 거대한 다양성에 대한 새로운 이해를 얻었다. 과학자들은 내년에 새로운 천문대인 초거대 망원경과 우리 태양계 밖에 있는 이 행성들 중 어떤 것이 외계 생명체를 지원할 수 있는지 여부에 대한 해답을 더 가까이 할 수 있는 제임스 웹 우주 망원경을 발사할 예정이다.


해왕성과 천왕성의 대기는 주로 수소, 헬륨, 소량의 메탄으로 이루어져 있다. 이러한 대기층 아래에는 물, 메탄, 암모니아와 같은 발랄한 물질들이 엄청나게 뜨겁고 고밀도 액체로 되어 있으며, 이 물질들은 행성의 중심부를 감싸고 있다.


이 두 행성은 또한 다이아몬드의 비가 올 수도 있고 과학자들은 이제 이것이 어떻게 가능한지를 보여주는 새로운 실험 증거를 만들어냈다. 그들은 해왕성과 천왕성의 표면 아래 수천 킬로미터의 강한 열과 압력은 탄화수소 화합물을 분리해야 하고 탄소는 행성 중심부를 향해 가라앉는 다이아몬드로 압축되어야 한다고 가정한다.

해왕성이 다이아몬드와 함께 내리는 비에 대해 아는 것
연구진은 SLAC 국립가속기 연구소의 Linac Coonistic Light Source(LCLS) X선 레이저를 이용해 새로운 실험을 했다. 넵튠이 다이아몬드 비를 내리게 된 경위에 대해 지금까지 가장 정확한 측정치를 얻어내고, 결정 다이아몬드로의 탄소 전이를 직접 알아내기 위해서다.논문의 일부가 아닌 플라스마 물리학자 마이크 던 LCLS 소장은 이번 새로운 실험은 두 원소의 오타성인 연산적으로 모델링하기 매우 어려운 현상에 대한 정보를 제공한다고 설명했다.

해왕성과 천왕성은 태양계에서 가장 잘 이해되지 않는 행성이다. 왜냐하면 그들은 단 하나의 우주 탐사선인 보이저 2호만 존재하기 때문에 태양계에서 가장 잘 이해되지 않는 행성이다.그러나 NASA에 따르면, 해왕성 같은 외행성이 목성 같은 외행성보다 10배나 더 널리 퍼져 있는 등 은하계에서는 얼음 거성이 상당히 흔하다고 한다.

천왕성과 해왕성의 대기에서 일어나는 일을 이해하기 위해 수십 년 전에 행해진 계산과 실험은 충분한 압력과 온도, 메탄은 다이아몬드로 분해될 수 있다는 것을 보여주었다.독일의 헬름홀츠-젠트럼 드레스덴-로센도르프의 물리학자 도미니크 크라우스는 이 과정을 증명하기 위해 X선 회절을 사용한 실험을 주도했다. 현재, 그와 그의 팀은 엑스레이 산란을 기반으로 한 그들의 새로운 접근법이 더 많은 외부 행성이 발견될수록 더 관련이 있을 것으로 기대하며 한 걸음 더 나아가고 있다.

이곳 지구상에 있는 거대한 행성들의 대기 상태를 복제하는 것은 어려운 일이다. 왜냐하면 그것은 강렬한 장비가 필요하기 때문이다. LCLS와 그들이 메탄(CH4) 대신 탄화수소 폴리스티렌(C8H8)을 사용한 거대 행성 내부의 것들을 복제하는 물질들을 통해 연구원들은 어떻게든 거대 행성을 복제하는 모형을 만들 수 있었다.

해왕성의 다이아몬드 비 복제
연구원들은 먼저 이 물질을 가열하고 가압하여 해왕성 내부의 조건을 깊이 6,214마일(10,000km)에서 재현했다. 광학 레이저의 펄스는 폴리스티렌에 충격파를 생성해 물질을 화씨 8,540도(섭씨 4,727도)까지 가열시킨다.

이것은 또한 150만개의 막대로 강한 압력을 만들었다. 이는 250마리의 아프리카 코끼리가 엄지손가락 표면에 올려놓은 무게에 의해 가해지는 압력에 해당한다고 크라우스는 말했다.그의 이전 실험에서 X선 회절은 특히 결정 구조를 가진 물질을 탐사하기 위해 사용되었다. 하지만 새로운 실험에서 연구원들은 다른 방법을 사용했다. 그들은 어떻게 엑스레이가 폴리스티렌에서 전자로부터 흩어지는지를 측정했다.

이를 통해 탄소가 다이아몬드로 변하는 것을 관찰할 수 있었고, 샘플의 나머지는 탄소가 없는 수소로 쪼개지는 것을 볼 수 있었다.이 실험은 아직 대체 설명이 없다는 것을 보여주었고, 태양계 내 다른 행성의 내부를 프로비브하는 방법도 보여주었다. 그들은 네이처 커뮤니케이션즈에 그들의 연구를 발표했다.

 

GCN 전재민 기자

jjn308@hanmail.net


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