(A direct image of the exoplanet YSES 2b (bottom right) and its star (centre). The star is blocked by a so-called coronagraph. Credit: ESO/SPHERE/VLT/Bohn et al.)
천문학자들이 기존이 가스 행성 생성 이론으로는 설명할 수 없을 만큼 먼 거리에서 생성된 거대 가스 외계 행성을 발견했습니다. 네덜란드 레이던 대학의 알렉산더 본 (Alexander Bohn, Leiden University)이 이끄는 연구팀은 Young suns Exoplanet Survey (YSES) 연구에서 발견된 외계 행성 YSES 2b를 유럽 남방 천문대 (ESO)의 VLT (Very Large Telescope) 망원경을 이용해 관측했습니다.
YSES 2b는 지구에서 360광년 떨어져 있습니다. 사실 이 거리에 있는 외계 행성을 직접 관측하기는 매우 어렵지만, 연구팀은 VLT에 있는 SPHERE 장치를 이용해서 이를 관측하는데 성공했습니다. 이 외계 행성이 모항성과 적당히 먼 거리에 있을 뿐 아니라 별의 나이가 1400만년에 불과할 정도로 어려서 아직 뜨겁기 때문입니다.
그런데 연구 결과 이 거대 행성은 새로운 가스 행성이 생성되기 매우 어려운 위치에 있었습니다. 모항성과의 거리는 해왕성/명와성 궤도의 거의 세 배인 지구 - 태양 거리의 110 배 (110AU) 정도인데 목성 질량의 6배나 되는 행성이 생성되었기 때문입니다.
현재 가스 행성 생성 이론에 따르면 거대 가스 행성은 모항성의 간섭을 피해 많은 가스를 모을 수 있는 적당한 거리에서 생성됩니다. 예를 들어 목성이나 토성 궤도가 그런 경우입니다. YSES 2b처럼 멀리 떨어진 장소에서는 카이퍼 벨트 같은 얼음 천체들이 형성됩니다. 따라서 이 외계 행성은 기존의 가스 행성 생성 이론으로는 설명하기 어려운 위치에 있습니다.
가능성 있는 생성 이론 중 하나는 아직 발견하지 못한 다른 거대 가스 행성의 중력 간섭입니다. 이 경우 아직 발견하지 못한 거대 가스 행성이 별 주변에 있을 가능성이 있어 앞으로 추가 관측이 필요합니다. 흥미로운 부분은 반대로 모항성에 너무 가까이 위치한 뜨거운 목성형 행성 역시 다른 행성의 중력 간섭으로 궤도가 바뀐 경우로 생각된다는 것입니다.
거대 가스 행성이 생성될 수 있는 위치는 가스 구름에서 너무 멀지 않아서 충분한 물질을 모을 수 있으면서 모항성의 항성풍과 에너지로 인해 가스를 잃어버리지 않을 적당한 위치일 것입니다. 여기에서 크게 벗어난 행성들이 왜 많은지를 밝혀내는 것이 앞으로의 연구 과제일 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2021-04-giant-planet-large-distance-sun-like.html
Discovery of a directly imaged planet to the young solar analog YSES 2. By: Alexander J. Bohn et al. Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics, www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202140508
Preprint (PDF): www.astronomie.nl/upload/files … /Bohn-et-al-2021.pdf
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