이차식 (Secondary Eclipse)
쉽게 풀면
행성이 별 뒤로 숨을 때 밝기가 아주 살짝 어두워지는데, 이를 통해 행성 자체가 내는 빛의 양을 알 수 있다.
왜 중요한가
이차식은 외계행성이 자신의 항성 뒤로 가려질 때 발생하며, 이 순간 사라지는 복사량을 측정해 행성 자체가 방출하거나 반사하는 빛의 양을 역산할 수 있어 대기 온도와 반사도를 추정하는 데 활용됩니다. 제임스웹우주망원경 같은 적외선 관측 장비는 이차식 분광을 통해 뜨거운 목성형 행성의 대기 성분을 직접 탐지하고 있습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
이 연구는 스피처 우주망원경으로 HD 209458b의 이차식을 적외선에서 관측하여 외계행성 자체가 방출하는 열복사를 최초로 직접 검출했다.
이차식의 깊이가 파장에 따라 달라지는 정도를 이용해 행성 대기의 온도 분포를 역으로 추정한다는 설명이다.
조금 더 깊게 보면
이차식 신호는 주식(transit)에 비해 훨씬 미약하기 때문에 검출하려면 매우 높은 광도 안정성과 긴 관측 시간이 요구되며, 궤도 이심률이 큰 행성은 이차식이 예상 시점에서 벗어나 궤도 형태를 역으로 알려주기도 합니다. 이차식이 관측되지 않는다고 해서 반드시 행성이 없다는 뜻은 아니며, 궤도 경사각이나 항성 대비 밝기 차이가 원인일 수 있습니다. 이차식이 시작되는 시각과 지속 시간을 주식과 비교하면 궤도 이심률과 근점(근성점) 방향을 독립적으로 구할 수 있어, 궤도 형태 자체가 이 관측의 부산물로 얻어진다. 여러 위상에서의 밝기를 연속으로 측정하는 위상곡선 관측을 이차식과 결합하면, 행성 표면의 낮과 밤 사이 열 재분배 효율까지 추정할 수 있다.
주의할 점
이차식은 주로 적외선 파장에서 관측이 용이하며, 가시광에서는 행성이 반사하는 빛이 항성빛에 비해 극도로 미약해 검출이 훨씬 어렵다. 이차식 깊이만으로 얻는 것은 밝기 대비이지 절대 온도가 아니므로, 항성의 정확한 광도와 반지름을 함께 알아야 행성의 등가 온도를 구할 수 있다. 지구형 암석 행성은 반사광과 열복사 모두 항성빛 대비 극도로 미약해, 현재 기술로 이차식을 검출할 수 있는 대상은 대부분 뜨겁고 큰 가스 행성에 국한된다.