[NASA] NASA의 SPHEREx(우주 역사를 위한 분광 광도계, 재이온화 시대, 얼음 탐험가) 우주 망원경은 별과 외계 행성 사이의 경계를 모호하게 만드는 천체인 갈색 왜성에 빛을 비추고 있습니다.
새로운 발견 천체 물리학 저널에 게재됨 이 어둡고 흐린 세계는 우리 태양계의 거대한 행성과 다르지 않은 화학적으로 풍부한 대기를 가지고 있음을 보여줍니다.
1990년대에 처음 발견된 갈색 왜성은 별처럼 붕괴하는 가스 구름에서 형성되지만 핵에서 수소 융합을 유지할 만큼 무겁지는 않습니다. 이 희미하게 빛나는 따뜻한 가스 공은 목성 및 토성과도 특성을 공유합니다. 그러나 대부분의 행성과 달리 갈색왜성은 모성의 지배를 받지 않고 내부에서 완전히 가열되어 어둠 속에서 표류합니다.
캘리포니아 패서디나에 있는 Caltech의 과학 및 데이터 센터인 IPAC의 과학자이자 새로운 연구의 수석 저자인 Zafar Rustamkulov는 “그들은 일종의 고스입니다.”라고 말했습니다. “외계행성과 달리 자유롭게 떠다니는 갈색왜성은 완전히 독립된 천체로 홀로 영원 속으로 사라질 것입니다. 우리는 그들이 얼마나 복잡한지 아직도 배우고 있습니다.”
이 예술가의 개념에 나오는 것처럼 셀 수 없이 많은 갈색 왜성이 우주를 돌아다닙니다. 그러나 우주 기반 망원경으로 자세히 연구된 것은 수십 개에 불과합니다. NASA의 SPHEREx의 도움으로 과학자들은 수천 개를 더 분석하는 과정에 있습니다. 출처: NASA/JPL-Caltech
이러한 “암흑의 방랑자” 중 수십 명만이 우주 기반 망원경을 통해 자세히 연구되었습니다. 천문학자들은 그것들의 구성, 폭풍우, 진화에 대한 우리의 이해가 대부분 이론적 모델에서 나오기 때문에 야생에서 더 많은 것을 관찰하기를 원합니다.
2025년 3월에 발사되어 남부 캘리포니아에 있는 NASA의 제트 추진 연구소에서 관리하는 적외선 우주 망원경인 NASA의 SPHEREx를 만나보세요.
연구 저자들은 화씨 약 4,000도에서 영하 10도(섭씨 2,200도에서 영하 20도)까지의 전체 갈색왜성 온도 범위에 걸쳐 인근 갈색왜성 37개에 대한 SPHEREx 관측을 분석했습니다. 망원경은 우리 눈이 볼 수 있는 가장 진한 빨간색부터 스펙트럼을 생성하는 적외선의 보이지 않는 열까지 102가지 색상으로 밝기를 측정합니다. 이 스펙트럼은 연구 저자에게 물, 이산화탄소, 일산화탄소 및 메탄이 포함된 화학적으로 풍부한 대기를 보여주었습니다.
Caltech의 IPAC 과학자인 공동 저자인 J. Davy Kirkpatrick은 “우리는 이러한 분자의 특징과 전체 온도 체제에 걸쳐 물체에서 물체로 어떻게 변화하는지 보고 있습니다.”라고 말했습니다. “우리 논문은 단지 36개에 집중했지만, 우리가 분석하는 과정에는 수천 개가 더 있습니다. 저는 우주가 다양한 갈색왜성에 어떤 경계를 두는지 정말로 알고 싶습니다.”
Rustamkulov는 “지구 대기의 물이 빛을 흡수하기 때문에 궤도에서 SPHEREx는 기본적으로 지상의 망원경으로는 볼 수 없는 빛의 파장을 볼 수 있습니다.”라고 말했습니다. “우리는 하늘 전체에 있는 갈색 왜성의 깊고 붉은 구름에서 빛을 포착하고 있습니다.”
NASA의 SPHEREx 망원경은 하늘을 매핑하면서 어둠 속에 숨어 있는 수천 개의 갈색 왜성을 찾아냅니다. 이 관찰 콜라주에는 스펙트럼 유형, 거리, 온도(켈빈)별로 나열된 선택 사항이 표시됩니다. 출처: Zafar Rustamkulov/NASA/JPL-Caltech
스위트 스팟
갈색왜성을 발견하는 것은 SPHEREx의 부업 프로젝트 중 하나입니다. 우주 망원경은 하루에 약 3,600개의 고유한 이미지를 찍어 전체 하늘의 지도를 만듭니다. 우주 전체에 걸쳐 수억 개의 은하계가 어디에 분포되어 있는지 알면 과학자들은 빅뱅 이후 처음 10억분의 1조 1조분의 1초 동안 무슨 일이 일어났는지 재구성하는 데 도움이 될 것입니다. 망원경은 하늘을 스캔하면서 생명의 화학적 성분을 찾고 있으며 언젠가 먼 세계에 바다를 심을 수 있는 성간 얼음을 찾고 있습니다.
수년 동안 갈색 왜성은 NASA의 제임스 웹 우주 망원경과 은퇴한 스피처 우주 망원경을 포함한 다른 관측소에서 발견되었습니다. 그러나 스펙트럼 범위 덕분에 SPHEREx는 이제 진한 빨간색과 적외선 파장의 빛에 걸쳐 있는 전자기 스펙트럼의 유익한 영역에서 처음으로 수천 개의 이미지를 이미징하고 있습니다.
이러한 파장에서 분자는 우주로 방출되는 빛에 뚜렷한 흡수 패턴을 형성합니다. 갈색 왜성이 나이가 들고 차가워짐에 따라 패턴이 변합니다. SPHEREx가 관측한 갈색 왜성 중 일부는 이국적인 구름이 얇아지고 메탄이 풍부한 대기로 바뀌는 역동적인 삶의 단계에 있습니다.
Rustamkulov는 “최첨단 모델은 일반적인 화학적 추세를 포착하고 있지만 이러한 흐린 전이에 관해서는 모델이 데이터를 일치시키는 데 어려움을 겪고 있습니다.”라고 말했습니다. “두 개의 갈색 왜성은 서로 비슷하지 않습니다. 같은 온도에서도 그들의 스펙트럼은 상당히 뚜렷하게 보입니다.”
Kirkpatrick은 “이번 발견은 이러한 어두운 세계를 더 많이 탐험하기 위한 조치를 취하라는 요청입니다.”라고 말했습니다. “이 여행을 통해 우리 중 많은 사람이 우연한 기상학자가 되었습니다. 우리는 지구의 날씨를 예측하는 것이 얼마나 어려운지 알고 있으며, 이 기괴하고 차가운 물체에서 볼 수 있는 현상을 설명하는 것도 그만큼 어려울 것임을 깨달았습니다.”
SPHEREx에 대해 자세히 알아보기
이 임무는 워싱턴 과학 임무국 산하 NASA 천체물리학 부서의 JPL에서 관리합니다. 망원경과 우주선 버스는 BAE Systems에서 제작했습니다. SPHEREx 데이터에 대한 과학 분석은 미국, 한국, 대만의 13개 기관 과학자 팀에 의해 수행되고 있으며, JPL 공동 선임으로 Caltech에 근무하는 수석 조사관 Jamie Bock과 프로젝트 과학자인 JPL의 Olivier Doré가 이끌고 있습니다. 데이터는 패서디나에 있는 Caltech의 IPAC에서 처리되고 보관됩니다. Caltech는 NASA의 JPL을 관리합니다. SPHEREx 데이터 세트는 과학자와 대중이 무료로 사용할 수 있습니다.
인근 갈색 왜성 시퀀스에 대한 SPHEREx 0.75–5 μm 스펙트럼, The Asphysical Journal(오픈 액세스)
우주 생물학, 외계 행성,
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