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우주 이야기 1147 - 차가운 행성은 은하 전체에 균일하게 퍼져있다



 (An artist’s conception of cold planet distribution throughout the Milky Way. For comparison, the cyan cone is the Kepler transit survey field. The inset shows an artistic conception of a planetary system in the galactic bulge. Credit: Osaka University)



 오사카 대학의 연구팀이 해왕성이나 목성 같이 모항성에서 멀리 떨어진 행성의 분포가 은하계 중심부인 벌지까지 일정하다는 연구 결과를 발표했습니다. 과학자들은 지금까지 4000개 이상의 외계 행성을 확인했지만, 대부분은 수백 광년 이내, 멀어도 수천 광년 정도의 거리에 떨어진 외계 행성이 대부분입니다. 우리 은하의 디스크 부분만 10만 광년에 달하지만, 현재 관측 기술로는 그렇게 멀리 떨어진 외계 행성은 포착할 수 없는 것입니다. 따라서 지구 주변 외계 행성의 밀도를 근거로 은하계의 행성 밀도나 분포를 추정할 수 없다는 문제가 있습니다. 



 연구팀은 직접 외계 행성을 관측하는 대신 가스 행성에 의한 것으로 생각되는 마이크로 중력 렌즈 효과를 조사했습니다. 중력 렌즈 효과는 아인슈타인의 상대성 이론에 의해 질량이 큰 물체 주변에서 중력장에 의해 빛의 경로가 굴절되어 렌즈처럼 작용하는 것으로 멀리 떨어진 천체를 관측하는 데 유용하게 사용되고 있습니다. 그리고 최근에는 행성처럼 질량이 작은 천체가 별 빛 앞을 지날 때 나타나는 미세한 중력 렌즈 효과도 관측이 가능해지면서 어두운 천체나 행성을 찾는데도 활용되고 있습니다. 



 연구팀에 따르면 차가운 가스 행성에 의한 것으로 보이는 마이크로 중력 렌즈 효과는 나선 팔이 있는 디스크 부분이나 중심부의 벌지나 밀도가 비슷했습니다. 참고로 별에 가까운 행성의 경우 별의 중력과 빛 때문에 마이크로 중력 렌즈 효과를 검증하기 힘들어 행성급 마이크로 중력 렌즈 효과는 대부분 목성처럼 멀리 떨어진 차가운 가스 행성에서 나온 것으로 생각할 수 있습니다. 행성의 정확한 위치는 특정하지 못했지만, 은하 모든 곳에 지구 주변처럼 많은 행성이 존재할 가능성이 높은 것입니다. 



 앞으로 관측 기술이 발전하면 더 미세한 중력 렌즈 효과를 확인해 숨어 있는 행성을 찾아낼 수 있을 것으로 기대됩니다. 그리고 위성처럼 마이크로 중력 렌즈 효과로만 검증 가능한 천체의 존재도 증명할 수 있을 것입니다. 이번 연구는 우리 은하에 행성이 어디에나 흔하다는 추정을 다시 확인시켰습니다. 



 참고 



https://phys.org/news/2021-08-cold-planets-galaxy-galactic-bulge.html



Naoki Koshimoto et al, No Large Dependence of Planet Frequency on Galactocentric Distance, The Astrophysical Journal Letters (2021). DOI: 10.3847/2041-8213/ac17ec
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