태양계가 가족이라면 일부 행성은 일찍 집을 떠납니다. 그들이 원하든 원하지 않든. 가족의 중력적인 포옹을 떠나면, 그들은 별에 속박되지 않은 채 영원히 성간 공간을 떠돌아다니게 될 운명입니다.
천문학자들은 이 떠도는 행성을 '불량 행성'이라고 부르고 싶어하며, 점점 더 잘 찾아내고 있습니다. 천문학자 팀이 화성이나 지구와 질량이 거의 같은 떠돌이 도적 중 하나를 발견했습니다.
자체적으로 빛을 발산하지 않는 깊은 우주에서 무언가를 찾는 것은 매우 어렵습니다. 그러나 두 조직이 바로 그 일을 하고 있습니다. 그들은 주파 (광학 중력 렌즈 실험) 공동 작업 및 KMTN (한국마이크로렌즈망원경네트워크) 협업.
이제 두 그룹의 과학자 팀이 저질량 불량 행성의 발견을 발표했습니다. 근처에는 별이 없으며 지구로부터의 거리는 확인되지 않았습니다. 팀은 마이크로렌즈 기술이 우주에서 자유롭게 떠 있는 지구 질량의 행성을 찾는 데 효과적임을 증명한다고 말합니다.
어둡고 신비로운 불량 행성에 대한 예술가의 삽화. 이미지 크레디트: NASA
이 발견을 제시하는 논문의 제목은 ' 가장 짧은 시간 규모의 마이크로렌즈 현상에서 발견된 지구 질량 불량 행성 후보 .” 이 작업에 30명의 저자가 기고자로 나열되어 있으며 주 저자는 Caltech의 천문학 박사후 연구원인 Przemek Mróz입니다. 이 논문은 사전 인쇄 사이트 arxiv.org에서 볼 수 있습니다.
천문학자들은 태양계 초기에 일부 저질량 행성이 별의 중력에서 쫓겨날 것이라고 생각합니다. 초기에는 상황이 혼란스러울 수 있으며 별과 모든 행성 사이의 중력 상호 작용으로 인해 때때로 작은 행성이 스스로를 지키기 위해 우주로 보낼 수 있습니다. '핵심 강착 이론과 같은 행성 형성 이론에 따르면, 배출된 행성의 일반적인 질량은 0.3에서 1.0 지구 질량 사이여야 합니다.'라고 저자는 씁니다.
우주의 광활한 어둠 속에서 이 작은 물체를 찾으려면 혁신적인 접근 방식인 중력 렌즈가 필요합니다.
중력렌즈 두 가지가 필요합니다. 멀리 있는 광원(보통 별)과 렌즈 역할을 하고 광원에서 나오는 빛을 구부리기에 충분한 질량을 가진 가까운 물체입니다. 이 경우 저질량 행성이 렌즈 역할을 합니다. 그리고 멀리 있는 별의 빛이 전경 물체의 영향을 얼마나 받느냐에 따라 천문학자들은 꽤 많은 것을 배울 수 있습니다.
이 애니메이션은 중력 마이크로렌즈가 어떻게 섬 세계를 드러낼 수 있는지 보여줍니다. 보이지 않는 불량 행성이 우리의 관점에서 더 먼 별 앞을 지나갈 때 별의 빛은 행성 주위의 뒤틀린 시공을 통과하면서 구부러집니다. 행성은 우주 돋보기 역할을 하여 배경 별의 밝기를 증폭시킵니다. 출처: NASA 고다드 우주 비행 센터/CI 연구소
저질량 행성과 같은 비교적 작은 물체는 많은 빛을 구부리지도 않고 너무 오래 가지도 않습니다. 그들의 논문에서 저자들은 '지구 질량의 불량 행성으로 인한 미세 렌즈 현상은 극도로 작은 각도를 가질 것으로 예상됩니다. 아인슈타인 반지름 (.1 µas) 및 매우 짧은 시간 척도(0.1일).' 저자에 따르면 이것은 '현재까지 발견된 가장 극단적인 단시간 마이크로렌즈'입니다.
지난 수십 년 동안 외계행성에 대한 지식이 폭발적으로 증가했습니다. 우리는 이제 수천 개의 별을 알고 있으며 거의 모든 별이 행성을 호스팅할 것으로 예상합니다. 이 모든 지식은 업데이트된 이론과 행성 및 태양계 형성 모델로 이어졌습니다. 그리고 그 모델들은 그들의 시스템에서 쫓겨난 불량 행성이 많이 있어야 한다는 것을 보여줍니다.
이론적 작업은 다음이 있을 수 있음을 보여줍니다. 수십억 또는 수조 , 은하수에서 자유롭게 떠 다니는 행성. 그들의 작업에서 저자는 이러한 행성이 고아가 될 수 있는 방법을 나열합니다. 행성-행성 산란 ; 더 작은 내부 행성의 궤도 붕괴로 이어지는 거대 행성 간의 역학 상호 작용; 쌍성계 또는 삼계계의 별과 성단 사이의 상호작용; 별 플라이 바이; 그리고 과거의 호스트 스타의 진화 메인 시퀀스 .
아티스트가 별에 접근하는 지구 크기의 불량 행성을 렌더링한 것입니다. 크레딧: Christine Pulliam(CfA)
Microlensing은 이러한 작은 불량 행성을 찾는 방법을 제공합니다. 하지만 어렵습니다. 그들이 너무 희미해서 문제가 아닙니다. 이렇게 작은 물체에 대한 마이크로렌즈 이벤트는 크기 때문에 매우 짧은 시간 척도에 있습니다. 'OGLE-2016-BLG-1928'로 명명된 새로 발견된 행성은 단 41.5분 동안 지속된 마이크로 렌즈 이벤트에서 발견되었습니다. 자세한 데이터를 수집할 시간이 많지 않습니다.
이와 같은 다른 작은 불량 행성 4개만이 이전에 발견되었으며, 각각은 짧은 시간 규모의 마이크로 렌즈 이벤트에서 발견되었습니다. 이 사건들은 함께 '은하수의 불량 행성에 대한 강력한 증거'를 제공한다고 저자들은 씁니다.
연구원들은 이 사건을 탐지할 뿐만 아니라 그것이 실제로 행성인지 결정하는 데 많은 어려움을 겪었습니다.
'다른 짧은 시간 규모의 마이크로렌즈 현상의 경우와 마찬가지로 우리는 멀리 떨어진 항성 동반자의 존재를 배제할 수 없습니다.'라고 그들은 씁니다. 그들은 8AU의 거리에 있는 어떤 항성 동료도 제외할 수 있었습니다. 그러나 많은 행성은 그것보다 훨씬 더 먼 거리에서 별을 공전합니다.
이 행성은 또한 '...단시간 마이크로렌즈 현상을 감지하는 현재 한계의 가장자리'에서 발견되었다고 논문은 말합니다. 저자는 이것이 이러한 사건을 찾는 것이 얼마나 어려운지를 지적한다고 말합니다. 이벤트는 비교적 적은 데이터 포인트로도 감지되었습니다. 단 15개입니다. (11개는 OGLE에서, 4개는 KMTN에서)
탐지에서 적은 수의 데이터 포인트는 '광 곡선의 감소 부분이 관측으로 완전히 덮이지 않음'을 의미합니다. 그 데이터 부족은 마이크로렌즈 현상의 성격에 대한 불확실성과 실제로 행성이라는 주변의 불확실성이 있음을 의미합니다. 그 불확실성의 일부는 배경 별 자체에서 비롯됩니다.
연구의 이 그림은 마이크로 렌즈 현상에서 광원 역할을 하는 별을 보여줍니다. 빨간 점은 은하 팽대부에 있는 적색 거성을 나타내고, 파란 점은 은하 원반에 있는 주계열성을 나타냅니다. 가이아 데이터는 근원 별이 은하 팽대부에 있는 적색 거성임을 나타냅니다. 이미지 크레디트: Mroz et al, 2020.
'원성 별은 색-등급 도표의 적색 거성 가지에 있으며 일부 거성은 항성 플레어를 생성하는 것으로 알려져 있습니다.'라고 저자는 씁니다. 그들은 불량 행성이 아니라 사건의 원인으로 항성 플레어를 결론적으로 배제할 수 있을까요?
“그러나 사건의 속성(기간, 진폭,
빛의 곡선 모양) 번쩍이는 별의 모양과 일치하지 않습니다.' 그들은 결론을 내립니다.
그러나 불확실성에도 불구하고 이 발견은 여전히 중요합니다. '따라서 이 렌즈는 현재까지 발견된 지구 질량의 불량 행성에 대한 최고의 후보 중 하나입니다.'라고 그들은 적었습니다. 물체에 대한 질량 측정이 다소 양가적이긴 하지만, 사건의 다른 속성은 '...렌즈가 행성으로부터 약 8au의 투영 거리까지 항성 동반자가 없는 지구 질량 이하의 물체인 것과 일치합니다.'
불량 행성은 생명체를 수용할 가능성이 거의 없기 때문에 외계 행성과 같은 방식으로 집중적인 연구 분야가 될 수는 없습니다. 그러나 그것들은 여전히 흥미롭고 다른 모든 것들과 마찬가지로 자연이 어떻게 작동하는지에 대한 단서를 가지고 있습니다.
앞으로는 낸시 그레이스 로마 우주 망원경 불량 행성을 찾는 데 도움이 될 것입니다. 암흑 에너지와 같은 몇 가지 거대한 주제와 외계행성을 이미징하고 대기의 스펙트럼을 얻는 것과 같이 간절히 기다려온 일부 작업을 포함하여 임무에 대한 많은 것을 접시에 담고 있습니다.
하지만 그 역할의 일부는 떠 다니는 불량 행성 찾기 화성만큼 작습니다. 초강력 우주 망원경은 이러한 행성을 더 많이 찾기 위해 대규모 마이크로렌즈 조사를 실시할 것입니다. 그 발견은 우리 태양계가 다른 태양계와 어떻게 겹쳐지는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
콜럼버스에 있는 오하이오주립대학교 대학원생인 샘슨 존슨은 “우주에 대한 우리의 관점이 확장되면서 우리 태양계가 비정상적일 수 있다는 것을 깨달았다”고 말했다. 보도 자료 . 'Roman은 불량 행성을 연구함으로써 우리가 우주적 체계에 어떻게 적응하는지에 대해 더 많이 배우도록 도울 것입니다.'
더:
- 새로운 연구: 가장 짧은 시간 규모의 마이크로렌즈 현상에서 발견된 지구 질량 불량 행성 후보
- 오늘의 우주: 은하수에는 별보다 불량 행성이 더 많을 수 있습니다. Nancy Grace가 그들을 찾는 방법은 다음과 같습니다.
- 오늘의 우주: 다른 은하에서 발견된 행성 질량 물체