아주 초기 우주로 거슬러 올라가는 암석 행성을 찾는 것이 놀라운 일이겠습니까? 그것은해야한다. 초기 우주에는 암석 행성을 형성하는 데 필요한 무거운 원소가 부족했습니다.
그러나 천문학자들은 바로 여기 은하수에서 하나를 발견했습니다.
빅뱅 이후 우주는 수소와 헬륨과 같은 가벼운 원소와 약간의 리튬으로만 구성되었습니다. 암석 행성은 천문학자들이 금속이라고 부르는 탄소, 산소, 철과 같은 더 무거운 원소를 필요로 합니다. 더 무거운 원소는 별의 심장에서만 형성될 수 있습니다. 그리고 최초의 별은 빅뱅 이후 약 2억 년이 되어서야 형성되었습니다.
우주가 시작된 지 얼마 되지 않아 형성된 매우 오래된 행성은 암석이 아니라 기체여야 합니다. 별이 암석 행성을 위한 무거운 원소로 우주에 씨를 뿌릴 시간이 충분하지 않았습니다. 아니면 거기에 있었나요?
문제의 행성은 TOI 561로 알려진 별을 공전합니다. TOI는 TESS Object of Interest의 약자로 NASA의 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)로 포착되었음을 의미합니다. TOI 561은 우리 은하에서 가장 오래된 별 중 하나입니다. 약 100억년.
TESS는 행성을 발견했고 연구원 팀은 Keck 망원경으로 추적 관찰을 통해 이에 대해 자세히 알아봤습니다. 그들은 2021년 1월 미국 천문 학회 회의에서 연구 결과를 발표했습니다. 그들은 또한 '라는 제목의 논문에서 그들의 연구 결과를 발표했습니다. TESS-Keck 설문조사. Ⅱ. 두꺼운 디스크 별을 통과하는 초단기 암석 행성과 그 형제들 TOI-561 .” 그것은 Astronomical Journal에 게재되었으며 주 저자는 Dr. Lauren Weiss이며, Beatrice Watson Parrent 하와이 대학교 천문학 연구소의 박사후 연구원입니다.
TOI 561은 드문 회사입니다. 그것은 은하계 두꺼운 원반이라고 불리는 별들 중 하나입니다. 은하계의 두꺼운 원반은 거의 대부분이 고대 별들로 구성되어 있으며, 이들의 화학적 성질과 운동은 얇은 원반과 다릅니다. TOI 561을 포함한 두꺼운 원반 별은 얇은 원반의 별보다 금속성이 훨씬 낮습니다. 따라서 그것을 도는 암석 행성을 찾는 것은 놀라운 일입니다.
우리 은하의 구조적 구성 요소를 보여주는 그림. TOI-561 별은 희귀하고 오래된 별을 포함하는 두꺼운 원반(빨간색 주황색으로 표시)에 있습니다. 거의 모든 알려진 행성이 얇은 원반(주황색으로 표시)에서 발견되지만 TOI-561을 도는 새로 발견된 암석과 용암 외행성은 두꺼운 은하 원반 별을 도는 것으로 확인된 최초의 암석 행성 중 하나입니다.
크레딧: Kaley Brewers, MIT
“TOI-561을 도는 암석 행성은 지금까지 발견된 가장 오래된 암석 행성 중 하나입니다. 그것의 존재는 우주가 140억 년 전에 탄생한 이래 거의 암석 행성을 형성해 왔다는 것을 보여줍니다.”라고 주저자인 Weiss가 말했습니다. 보도 자료 .
TOI-561b라는 이름의 행성은 별 앞을 지나갈 때 발견되었습니다. 이름에서 알 수 있듯이 TESS는 행성이 시야에 있는 별 앞에서 통과할 때 별빛의 딥을 감지하도록 설계되었습니다. 천문학자는 빛의 강하를 측정하여 행성의 크기를 측정할 수 있으며, 이 경우 행성이 지구 반지름 약 1.5임을 나타냅니다.
행성 통과에 대한 데이터는 다음과 같습니다. TOI 561b가 TESS의 관점에서 별 앞을 지날 때 측정된 별빛의 딥을 보여줍니다. 이미지 크레디트: Weiss et al, 2021
팀은 후속 관찰을 위해 Keck 천문대를 사용했습니다. Keck에는 이라는 특별한 악기가 있습니다. 고해상도 Echelle 분광기 (HIRES) 행성의 탐지를 확인합니다. HIRES를 사용하면 천문학자들이 행성의 중력 잡아당김으로 인한 별의 흔들림을 측정할 수 있습니다. 그 측정은 행성의 질량을 보여줍니다. 이 경우 질량은 지구보다 3배 더 커서 TOI 561b는 기체 행성이 아니라 밀도가 높은 암석 행성이어야 합니다. TOI-561을 도는 두 개의 다른 행성이 있지만 둘 다 가스 행성입니다.
연구의 이 그림은 NASA Exoplanet Archive의 결과를 기반으로 측정된 반지름과 질량을 가진 작은 행성의 행성 부피 밀도 대 행성 반지름을 보여줍니다. TOI 561 b, c 및 d가 표시됩니다. 비교를 위해 태양계의 행성이 표시됩니다. 이미지 크레디트: Weiss et al, 2021.
은하계의 두꺼운 원반에 있는 오래된 별들의 기원은 불분명하다. 은하수가 삼킨 고대 은하의 잔해일 수 있습니다. 또는 은하수에서 형성되는 최초의 별일 수도 있습니다. 아니면 다른 것일 수도 있습니다. 아무도 확신하지 못한다.
100억 년 된 고대 별을 도는 행성으로서 많은 일을 겪었습니다. 원반에 있는 별의 방황하는 움직임은 때때로 은하계 위로 별을 데려갑니다. TOI 561b의 관찰자는 우리은하의 아름다운 나선 구조에 대한 몇 가지 놀라운 전망을 선물로 받았을 것입니다. Weiss는 '나는 그 암석 행성에서 밤 하늘을 어떤 모습으로 볼 수 있었는지 궁금합니다.'라고 말했습니다.
우리은하에서 아직 발견되지 않은 가장 오래되고 금속이 부족한 행성계 중 하나인 TOI-561을 아티스트가 표현했습니다. 이 100억 년 된 시스템에는 지구 크기의 1.5배 크기인 뜨겁고 암석이 많은 외계행성(중앙)과 지구보다 약 2배 큰 두 개의 가스 행성(암석 행성의 왼쪽)이 있습니다. . 크레딧: W. M. Keck 천문대/Adam Makarenko
그러나 관찰자는 없었을 것입니다. 어쨌든 지금은 아닙니다. 행성의 긴 역사는 알 수 없지만 오늘날의 생명체가 살기에는 너무 덥습니다. 초단기(USP) 행성의 TOI 561b. TOI 561은 표면을 약 2000도 켈빈(섭씨 1721도, 화씨 3140도)으로 유지하는 거리에서 매일 두 번씩 TOI 561을 공전합니다. 따라서 암석 행성이지만 그 암석은 표면의 마그마일 가능성이 높습니다.
이 발견은 무엇을 의미합니까? 글쎄, 그것뿐이라면 놀랄 것이다. 고대 별 주위를 도는 고대 암석 행성의 전체 인구가 있다는 표시일 가능성이 큽니다.
사실, TOI 561b는 은하계의 두꺼운 원반 별 주위에서 감지된 최초의 행성이 아닙니다. 케플러 임무는 삼중성계를 도는 5개의 지구보다 작은 행성을 발견했습니다. 케플러 444 . 케플러 444는 110억 년이 조금 넘은 것으로 추정되며 5개의 행성은 모두 금성보다 작은 암석 행성입니다. 그들은 또한 별에 매우 가깝고 뜨겁습니다.
도 있다 LHS 1815b . 그것은 두꺼운 원반에 있는 M형 왜성을 공전하고 있으며 2020년 초에 발견되었습니다. 그것은 암석이 많은 슈퍼지구이며 별과의 근접성으로 인해 표면 온도가 폭발적입니다.
은하계의 두꺼운 원반에 있는 별 주위를 도는 고대 암석 외행성 LHS 1815b의 삽화. 이미지 크레디트: NASA
이 발견에는 여전히 몇 가지 미스터리가 있습니다. 행성 자체에는 그다지 많지 않지만 두꺼운 디스크입니다. 은하계의 두꺼운 원반 자체의 특성에 대해서는 의견 불일치와 불확실성이 있습니다. 일부 천문학자들은 그것이 별개의 구조로 존재하지도 않는다고 생각합니다. 2012년 한 천문학자 그룹은 '천체물리학 저널(Astrophysical Journal)'에 ' 은하수에는 뚜렷한 두꺼운 원반이 없다 .” 그들은 뚜렷한 두꺼운 원반이 없다고 주장하며 그들의 데이터가 '...은하수는 원반 두께의 연속적이고 단조로운 분포를 가지고 있습니다. 구별되는 구성 요소로 현명하게 특성화되는 '두꺼운 원반'은 없습니다.'라고 말했습니다.
고대 별 자체 또는 그 주위를 도는 고대 암석 행성의 존재를 부정하는 사람은 아무도 없습니다. 그러나 그러한 행성의 존재가 우주에 대한 우리의 이해에 대해 의미하는 바는 아직 명확하지 않습니다.