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2015년 2월 14일 토요일

우주 이야기 303 - 극단적인 계절을 지닌 외계 행성



 지구는 사계절을 가지고 있습니다. 물론 열대 지방처럼 사계절이 잘 나타나지 않는 지역도 있지만, 중위도 지역에서는 확실하게 계절의 변화를 느낄 수 있죠. 지구에서 계절의 변화가 발생하는 가장 큰 이유는 지구의 자전축이 공전면에 대해서 23.5도 정도 기울어져 있는 것입니다. 이로 인해 단위 면적당 내리쬐는 태양에너지의 양이 공전 위치에 따라 달라지게 됩니다.  

 사실 지구는 1월에 근일점 (태양에서 가장 가까운 지점)을 지나고 7월에 원일점(태양에서 가장 멀리 떨어진 지점)을 지나게 됩니다. 따라서 지구 전체로 보면 1월이 가장 따뜻하고 7월이 가장 추울 것 같지만 지구의 공전 궤도가 거의 원에 가깝기 때문에 이 효과는 크게 나타나지 않습니다. 물론 지구의 바다와 대기가 열을 저장해서 급격한 온도 변화를 막는 것도 한 가지 이유입니다.

 그런데 최근 천문학자들은 지구와는 전혀 다른 아주 극단적인 타원 궤도를 도는 외계 행성을 발견했습니다. 이 발견은 우연히 두 연구팀에 의해 동시에 이뤄졌는데, 하이델베르크 대학의 마우리치오 오르티츠(Mauricio Ortiz of the Centre for Astronomy of Heidelberg University (ZAH))와 막스 플랑크 연구소의 시모나 씨세리(Simona Ciceri of the Max Planck Institute for Astronomy (MPIA))가 이끄는 연구팀이 발표한 내용입니다. 

 이 외계 행성의 이름은 케플러 - 432b 로 매우 가까운 거리에서 모항성을 공전하는데, 공전 궤도가 극단적인 타원이라 모항성이 가까이 다가갔을 때는 (즉 여름) 표면온도가 섭씨 1000도에 달하고 반대로 멀어졌을 때는 (즉 겨울) 표면온도가 섭씨 500도인 외계 행성입니다. (e = 0.478 ± 0.004/semi-major axis of a = 0.303 ± 0.007 AU)


(외계 행성 케플러 - 432b 의 공전 궤도 Illustration of the orbit of Kepler-432b (inner, red) in comparison to the orbit of Mercury around the Sun (outer, orange). The red dot in the middle indicates the position of the star around which the planet is orbiting. The size of the star is shown to scale, while the size of the planet has been magnified ten times for illustration purposes. The orbit of Kepler-432b is highly elongated. As a consequence, the distance between the planet and the star as well as the temperature on the planet change dramatically during a single orbit.
Credit: Graphic Dr. Sabine Reffert)  

 이 외계행성의 공전 궤도는 사실 수성 궤도 안쪽이라 행성의 기후는 사계절을 논의하는 게 무의미할 정도로 모두 뜨겁습니다. 더구나 모항성이 2억년 이내로 적색 거성으로 커지면서 이 행성을 집어삼킬 예정이기 때문에 최후를 맞이하는 순간에는 더 뜨거워질 것입니다. 사실상 이 행성은 모항성 속으로 들어가는 셈이죠. 

 이 행성의 자전축이 얼마나 기울었는지는 알 수 없지만 아무튼 이 행성의 경우에는 자전축의 기울기보다는 공전 궤도가 계절에 더 큰 영향을 미칠 것임에 분명합니다. 태양계에서 이와 유사한 경우를 찾으라고 하면 아마도 명왕성이 그 비슷한 사례가 될 수 있지만 이 정도로 극단적이진 않죠. 우주에는 역시 재미있는 행성들이 많은 것 같습니다.  


 참고 


Journal References:
  1. Mauricio Ortiz, Davide Gandolfi, Sabine Reffert, Andreas Quirrenbach, Hans J. Deeg, Raine Karjalainen, Pilar Montanes-Rodriguez, David Nespral, Grzegorz Nowak, Yeisson Osorio, Enric Palle. Kepler-432 b: a massive warm Jupiter in a 52-day eccentric orbit transiting a giant star. Astronomy & Astrophysics, 2014; 573: L6 DOI: 10.1051/0004-6361/201425146
  2. S. Ciceri, J. Lillo-Box, J. Southworth, L. Mancini, Th. Henning, D. Barrado. Kepler-432 b: a massive planet in a highly eccentric orbit transiting a red giant.Astronomy & Astrophysics, 2014; 573: L5 DOI: 10.1051/0004-6361/201425145


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