JWST가 밝힌 '핑크 행성' GJ 504b의 소름 돋는 비밀: 구름이 소금으로 만들어졌다

2013년 발견 이후 독특한 짙은 자홍색 빛깔로 '핑크 행성(Pink Planet)'이라는 별칭을 얻은 GJ 504b. 지금까지는 가장 차가운 외계행성 중 하나로 알려졌지만, 그 희미함 때문에 지구에서 상세한 연구가 불가능했다. 그런데 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 이 행성의 대기를 들여다본 결과, 상상 이상으로 기이한 세계가 펼쳐졌다. 바로 소금으로 만들어진 구름이 떠다니는 곳이었다.

풍부하고 이국적인 대기

JWST의 NIRSpec과 MIRI 장비를 이용해 GJ 504b의 근적외선에서 중적외선 영역의 직접 스펙트럼을 처음으로 포착했다 . 데이터는 유난히 풍부한 분자들을 드러냈다: 수증기(H₂O), 일산화탄소(CO), 메탄(CH₄), 이산화탄소(CO₂), 암모니아(NH₃), 황화수소(H₂S)가 포함되며, ¹³CO, C¹⁸O 같은 동위원소 변종도 감지됐다 .

가장 중요한 발견 중 하나는 암모니아(NH₃)였다. Mâlin 외 연구진(2025)은 JWST의 MIRI 코로나그래프 측광법을 사용해 행성 질량의 동반성 대기에서 암모니아를 최초로 명확하게 검출했다고 보고했으며, 신뢰도는 12.5σ에 달했다 . 이렇게 정밀한 암모니아 측정은 차가운 행성의 질소 화학에 대한 새로운 창을 열어주며, 이는 이들의 형성 조건을 추적하는 핵심 지표가 된다 .

이 항성계의 나이는 약 1억 6000만~2억 5000만 년으로 추정돼 GJ 504b는 비교적 젊은 천체다 .

하늘에 깔린 소금의 surprise

JWST 데이터의 가장 큰 놀라움은 GJ 504b 대기에서 소금 구름이 발견된 점이었다. 더 뜨거운 외계행성에서 보이는 규산염 구름 대신, 이곳의 구름은 황화물과 금속 염류, 즉 염화칼륨(KCl)과 황화아연(ZnS)으로 구성돼 있었다 .

이렇게 이국적인 구름 종류가 직접 이미징된 행성 질량의 천체에서 확인된 것은 이번이 처음이다. 이 염류는 이 세계의 차가운 온도(약 550K)에서 헤이즈 층을 형성하며, 이는 이론 모델들이 예측한 바와 일치한다. 즉, 목성과 유사한 대기를 가진 이 온도 범위의 천체에서는 규산염 먼지가 아닌 알칼리 염류의 응결 구름이 형성되어야 한다는 이론이 처음으로 직접 증거를 얻은 것이다 .

이 발견은 2026년 6월 노스웨스턴 대학이 이끄는 천문학자 팀에 의해 발표됐으며, 차가운 천체 대기에서 소금 구름이 존재한다는 최초의 직접 증거 중 하나를 제공한다 .

행성-갈색왜성 경계에 있는 더 무거운 세계

JWST 데이터는 GJ 504b의 질량을 크게 상향 조정했다. 초기에는 목성 질량의 약 4배로 추정됐지만, 이제는 목성 질량의 약 20~28배, 최적 추정치는 약 25 M_J로 생각된다 .

이는 중수소 핵융합 경계 부근에 위치하는 값으로, 행성과 갈색왜성('실패한 별') 사이의 경계선을 흐리게 만든다. 그 결과, 천문학자들은 이 천체를 '행성'보다는 '행성 질량의 동반성(planetary-mass companion)'이라고 부르는 경우가 많다 . 이 높은 질량은 GJ 504b를 행성/갈색왜성 경계가 어디에 있으며, 그 경계 근처의 천체들이 어떻게 형성되고 냉각되는지 이해하기 위한 중요한 시험 대상으로 만든다 .

차가운 외계행성 연구의 새로운 기준점

JWST 이전까지 우리가 직접 이미징한 외계행성에 대한 이해는 대부분 온도가 800~1800K인 뜨거운 젊은 목성형 행성에 국한돼 있었다. 대기 온도가 약 550K인 GJ 504b는 현재까지 스펙트럼이 포착된 직접 이미징 외계행성 중 가장 차가워, 뜨거운 목성형 행성들과 우리 태양계의 차가운 목성(약 130K) 사이를 연결하는 독특한 다리 역할을 한다 .

소금 구름과 암모니아를 포함한 복잡한 화학 성분의 발견은 GJ 504b를 희미한 분홍색 점에서 잘 특성화된 기준 천체로 탈바꿈시켰다. 이 관측 결과는 과학자들이 구름 물리학, 질소 화학, 그리고 낮은 온도에서의 가스 행성 대기 진화 모델을 검증할 수 있게 해준다. 이로써 GJ 504b는 차갑고 직접 이미징된 행성을 이해하기 위한 새로운 닻 역할을 하게 됐다 .