(Illustration shows how planet KELT-9 b sees its host star. Over the course of a single orbit, the planet twice experiences cycles of heating and cooling caused by the star's unusual pattern of surface temperatures. Between the star's hot poles and cool equator, temperatures vary by about 1,500 F (800 C). This produces a "summer" when the planet faces a pole and a "winter" when it faces the cooler midsection. So every 36 hours, KELT-9 b experiences two summers and two winters. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA))
나사 고다드 우주 비행 센터의 존 알러 (John Ahlers, an astronomer at Universities Space Research Association in Columbia, Maryland, and NASA's Goddard Space Flight Center
)가 이끄는 천문학자팀이 나사의 TESS 데이터를 이용해 매우 독특한 외계 행성의 비밀을 밝혀냈습니다.
KELT-9 b 는 2017년 발견된 외계 행성으로 지구에서 670광년 떨어져 있는 뜨거운 목성형 행성입니다. 대략 목성보다 1.8배 크고 2.8배 무거운 행성으로 공전 주기는 36시간에 불과합니다. 하지만 놀랍게도 KELT-9 b는 사계절이 뚜렷한 행성입니다. 그 비결은 독특한 공전 궤도에 있습니다.
KELT-9 b는 일반적인 행성과 달리 극궤도를 공전합니다. 태양계의 행성처럼 태양의 적도명에 모인 것이 아니라 90 비틀어진 궤도를 공전하는 이유는 잘 모르지만, 아무튼 지구에서 봤을 때 KELT-9 b는 모항성의 극지방을 가리는 독특한 궤도를 지니고 있습니다.
그런데 이상한 것은 KELT-9 역시 마찬가지입니다. 무슨 사연이 있는지는 모르지만, 이 별의 공전주기는 16시간에 불과해 태양의 1/38에 불과합니다. 덕분에 태양의 두배애 달하는 별은 적도 부분이 부풀어 오른 타원 모양을 하고 있습니다. 언뜻 생각하기엔 적도 부근을 지날 때 행성이 가장 뜨거울 것 같지만, 사실은 극지방의 온도가 가장 뜨겁습니다.
KELT-9 b는 뜨거운 별에 가깝기 때문에 지구에 비해 44,000배나 많은 표면 에너지를 받으며 평균 표면 온도가 섭씨 4300도에 달해 역대 가장 뜨거운 외계 행성중 하나입니다. 이번 연구에서 밝혀진 새로운 사실은 연간 변동도 심해 여름과 겨울의 온도 차이가 섭씨 800도에 달한다는 것입니다. 더 흥미로운 사실은 9시간 주기로 겨울 - 여름 - 겨울이 반복해서 나타나는 것입니다. (영상 참조) 물론 이 정도 거리에서는 지구 달처럼 조석 고정이 일어나 공전 주기와 자전 주기가 같기 때문에 하루 중 변동이라고 해도 똑같습니다.
(동영상)
TESS는 2018년 7월 18일부터 9월 11일까지 2분 간격으로 밝기를 측정해 KELT-9 b의 식현상을 27회 관측해 이 별난 외계 행성의 비밀을 밝혀냈습니다. TESS가 새로운 외계 행성을 찾아낼 수 있을 뿐 아니라 이미 알려진 외계 행성의 연구에서도 혁혁한 공을 세울 수 있다는 사실을 입증한 것입니다. 앞으로의 활약 역시 기대합니다.
참고
John P. Ahlers et al, KELT-9 b's Asymmetric TESS Transit Caused by Rapid Stellar Rotation and Spin–Orbit Misalignment, The Astronomical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-3881/ab8fa3
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