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JWST 관측서 암석형 외계행성 GJ 357 b의 낮면 온도가 예상보다 높게 측정

arXiv astro-ph.EP (행성계)
This artist's illustration depicts the exoplanet LHS 3844b, which is 1.3 times the mass of Earth and orbits an M dwarf star. The planet has no apparent atmosphere, and its surface may be covered mostl

NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)·NASA-PD

JWST 핫록스 서베이(Hot Rocks Survey) 연구진이 가까운 적색왜성을 도는 암석형 외계행성 GJ 357 b를 JWST/MIRI F1500W로 이차식(secondary eclipse) 관측한 결과, 식 깊이 200.5 ± 12.7 ppm과 15μm 낮면 밝기온도 923(+39/-38) K를 측정했다. 이는 본드 알베도 0·열 재분배 없음을 가정한 기준 온도 686 ± 14 K를 크게 웃도는 값으로, 알베도 0의 회색 대기 없는 표면 모델과는 5.2σ 차이를 보였고 순수 CO2, 순수 H2O, CO2 100 ppm을 포함한 N2 등 고평균분자량 대기 모델과도 맞지 않았다. 연구진은 초과 복사의 가능한 설명으로 파장에 따라 달라지는 표면 방출률, 국지적인 고온 영역, 또는 검증 모델에 포함되지 않은 대기 온도 구조·불투명도 요인을 제시했다. 연구진은 후속 중적외선 식 분광 관측이 낮면 방출 스펙트럼의 형태를 제약해 이 가설들을 검증하는 데 도움이 될 것이라고 밝혔다.

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S125-E-008779 (17 May 2009) --- Astronauts Michael Good and Mike Massimino (partially obscured), both STS-125 mission specialists, participate in the mission?s fourth session of extravehicular activit
천문·천체물리

허블 STIS, 베타 픽토리스 잔해원반 '고양이 꼬리'의 산란광 성분 첫 검출

연구진은 2012년부터 2025년까지 6개 관측 시기의 허블우주망원경(HST) STIS 코로나그래프 관측을 종합해, JWST/MIRI가 중적외선에서 발견했던 베타 픽토리스(β Pictoris) 잔해원반의 '고양이 꼬리(Cat's Tail)' 구조를 가시광·근적외선 산란광으로 처음 검출했다. HST/STIS로는 처음으로 투영 이격거리 500au까지 원반을 검출했으며, 50~200au 구간 중앙면 대부분에서 신호대잡음비 100을 넘겼다. 주입-복원 분석 결과 고양이 꼬리의 산란광 성분 총 플럭스는 MIRI F1550C 플럭스의 0.1~0.4% 수준이었고, STIS/MIRI 플럭스 비를 이용한 모델링에서 먼지 입자는 공극률이 매우 높고 거의 전적으로 유기 난융 물질로 이루어진 것으로 나타나 JWST/MIRI 결과와 일치했다. 연구진은 이만큼의 유기물을 만들어낼 충돌 모천체의 질량을 각각 최소 1~3×10^21 kg으로 추정했는데, 이는 카이퍼 벨트의 카론·마케마케에 견줄 만한 규모다. 아울러 베타 픽토리스 외곽 먼지 헤일로에서 뚜렷한 뒤틀림 형태와 표면 밝기 비대칭이 확인됐으며, 이는 행성-원반 상호작용에서 비롯됐을 가능성이 있는 수직 구조 예측과 비교됐다.

arXiv astro-ph.EP (행성계)

jsc2022e083565 (5/20/2022) --- The MIT Space Exploration Initiative team prior to an Extrusion payload flight test on a parabolic flight in May 2021. Left to Right: Che-Wei Wang, Aiden Padilla, Sean A
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ESA 아리엘(Ariel) 미션, 항성 플레어 관측 가능성과 외계행성 분광 영향 분석

ESA의 외계행성 대기 관측 미션 아리엘(Ariel)에 탑재되는 VISPhot 장비가 고주기(high-cadence) 광학 측광으로 항성 플레어를 연구하는 동시에 투과 분광에 미치는 영향을 식별·완화할 수 있다는 연구가 발표됐다. 연구진은 아리엘 관측 후보 항성 3,321개를 TESS 기반 플레어 목록과 교차 대조해 하루 0.0012~1.05회의 플레어 발생률을 보이는 항성 44개를 확인했으며, 대부분은 일반적인 아리엘 관측 중 플레어를 자주 일으키지 않지만 가장 활동적인 일부 천체는 관측 구간 중 플레어가 발생할 가능성이 상당하다고 밝혔다. 시간 의존 RADYN 플레어 모형을 아리엘 복사 시뮬레이터에 적용한 합성 스펙트럼 분석에서는 저온 왜성의 강한 플레어가 수 퍼센트 수준의 적외선 플럭스 변화를 만들어 일반적인 외계행성 대기 신호의 진폭을 크게 웃도는 것으로 나타났다. 연구진은 항성 플레어가 부가적 과학 성과인 동시에 관측 오염원이라며, 개선된 플레어 모형과 완화 전략이 필요하다고 지적했다.

arXiv astro-ph.EP (행성계)

The varying brightness of an exoplanet called 55 Cancri e is shown in this plot of infrared data captured by NASA Spitzer Space Telescope.
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TESS 위상곡선 분석으로 드러난 '용암 행성'의 높은 반사율

연구진은 반사광 관측의 신호대잡음비를 정량화하는 '반사 분광 지표(Reflection Spectroscopy Metric)'로 표본을 선정해 반지름 5 지구반지름 이하 외계행성들의 TESS 가시광 위상곡선을 집단 수준에서 분석했다. 그 결과 LTT 9779 b와 용암 행성 TOI-2431 b, TOI-561 b, 55 Cancri e, K2-141 b, TOI-1444 b에서 3시그마 이상의 위상곡선 신호를 새로 검출했다. 케플러·케옵스(CHEOPS)의 기존 결과와 함께 기하 알베도를 일관된 방식으로 산출한 결과, 용암 행성들은 비슷한 온도의 뜨거운 목성형 행성보다 대체로 높은 알베도를 보였으며 이는 규산염 구름이 낮 반구를 식힌다는 그림을 뒷받침한다. 연구진은 향후 PLATO 미션이 용암 행성의 반사광 위상곡선을 정밀하게 제약할 것으로 전망했다.

arXiv astro-ph.EP (행성계)

This image from NASA's Spitzer Space Telescope shows the Tarantula Nebula in two wavelengths of infrared light, each represented by a different color. The red color at the heart of the nebula shows th
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JWST 프로토-PAH 프로젝트: 탄소 성운 적외선 방출체의 계산 모델링

탄소가 풍부한 후점근거성가지(post-AGB) 별의 적외선 스펙트럼을 지배하는 방향족·지방족 탄화수소 방출 특징의 화학적 구조는 아직 규명되지 않았으며, 특히 지방족 방출이 강한 클래스 D 천체가 후보 물질 검증의 관건으로 꼽힌다. 연구진은 후보 구조를 가정하는 대신 제일원리 분자동역학(ab initio molecular dynamics) 시뮬레이션으로 초기 구조를 생성하고 밀도범함수이론(DFT)으로 최적화한 뒤, 계산된 방출 스펙트럼을 클래스 D 천체에 대한 JWST NIRSpec 및 MIRI/MRS 관측과 비교했다. 가장 잘 일치한 구조는 결함을 가진 방향족과 수소화 방향족 영역이 지방족 다리로 연결된 형태로, 기존의 '아로패틱(arophatic)' 클러스터 모델과는 다르다. 대표 사례로 제시된 분자 입자 C130H96(반지름 5.5 Å)의 계산 스펙트럼은 클래스 D2 천체 IRAS 05110-6616의 JWST 스펙트럼과 3마이크론 프로파일, 8마이크론 넓은 특징, 11~14마이크론 C-H 면외 진동 영역, 16 및 21마이크론 대역에서 정성적으로 일치했다. 연구진은 이러한 분자 입자가 자외선에 의해 광분해되면서 방향족이 방출되고, 천체가 행성상성운으로 진화하며 다환방향족탄화수소(PAH)와 풀러렌이 형성된다는 가설을 제시했다.

arXiv astro-ph.GA (은하)