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젊은 행성계에서 트로이 목마 행성의 가능한 구성 요소를 발견

하나의 궤도에 두 개의 행성?
천문학자들이 젊은 행성계에서 트로이 목마 행성의 가능한 구성 요소를 발견했다

같은 궤도에 있는 두 개의 행:
천문학자들은 같은 궤도에서 서로를 따르거나 이끄는 행성인 '트로이 목마 행성'의 존재에 대한 증거를 처음으로 발견했을 수 있다. 이것은 ALMA 천문대에서 볼 수 있는 어린 가스 거인 PDS 70b의 궤도에 있는 밝은 점으로 표시된다. L5 라그랑주 지점에 위치한 블롭은 달 질량의 약 두 배인 트로이 목마 행성의 구성 요소일 수 있는 물질에서 나올 수 있다고 팀은 보고했다. 

▲ 어린 행성 PDS 70b(원)의 궤도에서 두 번째 행성을 위한 물질은 여전히 ​​돌고 있을 수 있다(점선 원). 확인되면 트로이 목마 행성의 첫 번째 증거가 될 것이다 © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) /Balsalobre-Ruza et al.

지구에는 목성과 다른 많은 행성도 있다. 많은 행성의 궤도에는 트로이 목마가 있다. 같은 궤도에서 그들을 따르거나 서두르는 소행성이다. 이 동료들은 라그랑주 L4와 L5의 중력적으로 특히 안정적인 궤도 지점에 모인다. 라그랑주 L4와 L5는 행성 앞뒤로 60도의 각도 거리에 있다. 목성은 수천 개의 트로이 목마를 가지고 있으며 이론에 따르면 그러한 동료의 질량은 주 행성의 질량만큼 높을 수도 있다.

도대체 이 트로이 목마는 어디에서 왔을까? 지구의 트로이 목마는 일시적으로 포획된 소행성인 경우가 많지만 다른 행성은 행성이 형성되자마자 형성되었을 수 있다. "시뮬레이션 결과 먼지 입자는 원시 행성에서도 L4 및 L5 위치에 모이는 경향이 있다. 모델에 따르면 미행성체와 궁극적으로 행성은 그러한 먼지구름에서 형성될 수 있다.

인근 행성 요람에서 흔적 찾기

Balsalobre-Ruza는 "20년 전에 비슷한 질량을 가진, 한 쌍의 행성이 항성 주위에서 동일한 궤도를 공유할 수 있다고 이론적으로 예측되었다. 이른바 트로이 목마 또는 공궤도 행성이다."고 Balsalobre-Ruza는 말했다. 그러나 지금까지 그러한 트로이 목마 행성이 실제로 존재하는지는 불분명했다. 따라서 특히 유망하고 명확하게 보이는 행성 요람 PDS 70의 경우 천문학자들은 다시 한번 그러한 동반자를 구체적으로 찾았다.

약 370광년 떨어진 행성계 PDS 70은 아직 형성 초기 단계에 있으며 원시 행성 먼지구름 속에서 두 젊은 가스 거인의 밝은 플레어를 보여준다. 2021년 천문학자들은 이 두 어린 행성의 바깥쪽 주변에서 행성 주위 원반과 형성되는 엑소문(exomoons)의 징후를 발견했다. ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)의 데이터를 사용하여 Balsalobre-Ruza와 그녀의 팀은 이제 내부 젊은 행성 PDS 70b의 궤도에서 L4 및 L5 라그랑주 지점을 보다 자세히 조사했다.

빛의 반점은 트로이 목마 자료를 말한다.

그리고 실제로:
어린 행성 PDS 70b의 라그랑주 지점 5에서 천문학자들은 이 지점에서 짙은 먼지나 잔해 구름의 존재를 나타내는 밝은 점을 발견했다. 이 관찰의 중요성은 그들에 따르면 4-6 시그마에 있다. 이것은 단지 측정 아티팩트일 확률이 상대적으로 낮다는 것을 의미한다. Balsalobre-Ruza와 그녀의 팀은 "이 방출은 이 중력 싱크에 축적된 2개의 지구 위성에 대해 약 0.03의 먼지 질량에 해당한다"고 보고했다.

이것은 이 젊은 행성의 궤도에 더 작은 두 번째 행성의 빌딩 블록이나 잔해가 존재할 수 있음을 의미한다. 확인된다면 이 발견은 두 개의 외계 행성이 궤도를 공유할 수 있고 그러한 트로이 목마 행성이 원형 행성 구름에서 함께 형성된다는 가장 강력한 증거가 될 것이다. "처음으로 우리는 이 아이디어를 뒷받침하는 증거를 찾았다"고 Balsalobre-Ruza는 말했다.

2026년부터 검토 가능

2026년부터 빛의 지점이 실제로 초기 단계인지 아니면 갓 파괴된 트로이 목마 행성인지가 분명해질 수 있다. 젊은 행성과 트로이 목마 구름이 공유 궤도를 확인하거나 반박할 수 있을 만큼 충분히 멀리 이동하는 데 걸리는 시간이기 때문이다. 그러나 천문학자들은 "우리는 2026년 2월부터 PDS 70b의 공궤도 운동과 L5와 관련된 먼지 구름을 관찰할 수 있을 것으로 예측한다"고 확신하고 있다.

그렇다면 트로이 목마 행성의 최초의 명확한 증거가 될 것이다. Balsalobre-Ruza는 "두 세계가 1년의 길이와 거주 가능 조건을 공유한다는 것은 흥미로운 생각이다"고 말했다. 현재 관측은 그러한 이중 행성이 실제로 궤도에 존재할 수 있다는 첫 번째 징후를 제공한다.
(Astronomy and Astrophysics, 2023; doi: 10.1051/0004-6361/202346493)
출처: European Southern Observatory (ESO)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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