3'30" 읽기
- 33광년 거리 적색 왜성 HD 260655에는 두 개의 슈퍼지구
- HD 260655 b는 2.7일 만에 항성 가깝게 공전. 지구질량의 약 2배.예상 온도가 435도
- 두 번째 외계행성 HD 260655 c, 공전주기 5.7일, 표면온도 284도, 지구 크기 1.5배
- 지구와 유사한 행성의 진화를 형성하는 요인에 대한 귀중한 통찰력 얻을 수 있어

우리 근처에 두 개의 새로운 슈퍼지구 
천문학자들은 33광년 떨어진 적색 왜성 주변에서 두 개의 외계행성을 발견했다.

우리 문 앞에서 천문학자들은 불과 33광년 떨어진 두 개의 새로운 슈퍼지구를 발견했다. 밝은 적색 왜성을 도는 두 개의 외계행성은 지구보다 약간 더 크다. 둘 다 거주 가능한 조건에 비해 너무 따뜻하지만 두 행성의 외부는 수증기로 가득 찬 대기를 가질 수 있다. 새로운 James Webb 우주 망원경으로 관측하면 곧 이것에 대해 더 많이 드러낼 수 있다. 이 두 개의 슈퍼 지구는 완벽한 표적이기 때문이다. 

▲ 이것은 근처의 적색 왜성 HD 260655 주변에서 새로 발견된 두 개의 초지구의 모습이다. © NASA/JPL-Caltech

우리의 가장 가까운 이웃인 프록시마 센타우리이든, 7개의 외행성 주위를 도는 적색 왜성 TRAPPIST-1이든, 12광년 거리에 있는 Teegardens 별 주위에 잠재적으로 생명 친화적일 가능성이 있는 두 개의 지구 쌍둥이이든, 외계행성과 함께 우리 우주의 이웃은 넘쳐나는 것 같다. 그러나 그러한 근처의 외계행성에 어떤 조건이 존재하며 그 대기가 어떤 것인지는 대체로 알려져 있지 않다. 일반적인 망원경의 해상도로는 충분하지 않았기 때문이다.

그러나 NASA의 새로운 James Webb 우주 망원경으로 바뀔 것이다. 적외선 광학은 처음으로 외계행성 대기의 구성에 대한 자세한 정보를 제공할 만큼 강력하기 때문이다. 7월 초부터 망원경은 과학적 작동을 시작한다.

근처에 있는 왜성의 광곡선에 두 번 딥

스페인 그라나다 천체물리학 연구소의 라파엘 루케(Rafael Luque)가 이끄는 국제 팀은 최근 행성이 있는 근처의 별들 사이에서 흥미로운 새로운 추가 항목을 발견했다. TESS 우주 망원경(Transiting Exoplanet Survey Satellite)의 데이터를 분석한 결과, 천문학자들은 33광년 떨어진 밝은 적색 왜성 HD 260655의 광도 곡선에서 이상 현상을 발견했다. 그 앞에서 수 있습니다.

별이 주기적으로 어두워지는 현상이 자전이나 항성 활동으로 인한 것임을 배제하기 위해 Luque와 그의 팀은 지난 20여년 동안 적색 왜성을 목표로 삼았던 여러 지상 기반 망원경의 추가 관측 데이터를 분석했다. 두 매개변수의 시간적 패턴이 TESS로 관찰된 그림자의 주기성과 일치하지 않는 것으로 나타났다. 천문학자들은 "우리는 이 두 잠재적 행성의 통과 기간에 해당하는 신호를 찾지 못했다"고 적었다.

두 개의 따뜻한 슈퍼 지구

이것은 근처의 적색 왜성이 실제로 두 개의 행성에 의해 공전한다는 것을 의미한다. 그러나 그들은 어떤 종류의 외계행성일까? 지나가는 것으로는 행성의 크기에 대한 정보만 제공하고 질량은 제공하지 않기 때문에 천문학자들은 적색 왜성의 반경 방향 속도에 대한 측정 데이터도 사용했다. 스펙트럼에서 읽을 수 있는 별의 "텀블링"을 통해 위성의 중력이 별을 당기고 있는지 이 위성이 얼마나 무거운지에 대한 결론을 내릴 수 있다.

▲ 크기와 질량 측면에서 HD 260655 주변의 두 외행성은 암석으로 된 슈퍼 지구일 수 있다. © NASA/JPL-Caltech

결과:
HD 260655에는 두 개의 슈퍼지구가 있다. 안쪽에 있는 HD 260655 b는 단 2.7일 만에 항성을 아주 가깝게 공전하며 지구 질량의 약 2배, 크기의 1.2배다. Luque와 그의 팀은 "260655 b는 지구의 밀도와 완벽하게 일치하는 밀도를 가지고 있다. 그러나 예상 온도가 435도인 이 외계행성은 표면 조건을 감안할 때 지구와 매우 유사하지 않으며 너무 뜨거워서 생명체가 살기에 적합하지 않을 것이다.

두 번째 외계행성 HD 260655 c는 5.7일의 공전 주기로 왜성 주위를 더 멀리 공전한다. 생명체가 거주할 수 있는 영역에서는 여전히 별에 너무 가깝다. 천문학자들이 보고한 대로 표면 온도는 아마도 284도일 것이다. 이 행성은 지구 크기의 약 1.5배이고 질량은 지구의 3배다. 따라서 HD 260655 c는 아마도 슈퍼지구일 것이다.

HD 260655 밀도 미스터리 c

그러나 특이한 점은 두 슈퍼지구의 바깥쪽이 철심과 암석 맨틀을 가진 전형적인 지구형 행성보다 밀도가 훨씬 낮다는 것이다. Luque와 그의 팀에 따르면 이에 대한 두 가지 가능한 설명이 있다. HD 260655 c는 현재의 행성 형성 모델과 잘 맞지 않는 철핵이 없는 암석 행성일 수 있다. 또는 외계행성은 대기가 수증기로 가득 차 있어 질량에 비해 더 크게 보인다.

"만약 HD 260655 c에 대해 지구와 같은 구성을 가정한다면 1%의 수분 함량만으로도 밀도의 차이를 설명할 수 있다"라고 팀은 말했다. 이 물이 어디에서 왔는지는 이 외부 행성이 별과 매우 가깝다는 점을 감안할 때 여전히 미해결 문제다.

이론적으로, 그것은 별의 강착 디스크에서 더 멀리 시작되어 나중에 내부로 이동했을 수 있다. 그러나 그가 이 시스템의 초기에 혜성과 같은 덩어리의 충돌로부터 얼음 형태의 물을 받았다는 것도 생각할 수 있다.

제임스 웹 망원경의 표적

어떤 시나리오가 맞으며 슈퍼지구 HD 260655 c가 실제로 수증기 대기를 가지고 있는지는 NASA의 제임스 웹 우주 망원경으로 곧 밝혀질 것이다. 망원경의 주요 임무 중 하나는 고해상도 적외선 분광기를 사용해 외계행성의 대기를 표적으로 삼는 것이기 때문이다. 적색 왜성 HD 260655 주변의 두 행성은 근접성과 쉽게 관찰할 수 있는 통과로 인해 이제 망원경의 가장 유망하고 흥미로운 표적 중 하나다.

공저자인 뮌헨 루트비히 막시밀리안 대학의 카란 몰라베르디카니(Karan Molaverdikhani)는 "주성성의 겉보기 밝기가 상대적으로 높아 새로 발견된 행성은 추가 대기 연구의 훌륭한 표적이 될 것"이라고 설명했다. 이러한 조사를 통해 천문학자들은 HD 260655 주변의 두 행성의 대기 구성과 구조에 대한 보다 자세한 정보를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 일반적으로 지구와 유사한 행성의 진화를 형성하는 요인에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있다.
(Astronomy & Astrophysics, accepted; doi: 10.48550/arXiv.2204.10261)

출처: NASA, Exzellenzcluster Origins

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]