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우주 이야기 342 - 화성 만한 외계 행성이 발견되다.



 당연한 이야기지만, 우주에는 질량이 큰 별보다 질량이 작은 별들이 매우 흔합니다. 그리고 그 별 주변을 공전하는 천체들 역시 질량이 큰 것보다 질량이 작은 것이 훨씬 흔할 것입니다. 다만 현재 관측 기술의 한계로 인해 주로 발견되는 외계 행성들은 대부분 매우 큰 크기의 행성들입니다. 작은 것보다 큰 것이 발견이 쉬우니 당연한 일이죠. 

 그런데 나사의 케플러 우주 망원경의 데이터를 이용해서 이제까지 크기와 질량이 알려진 가장 작은 외계 행성을 찾았다는 소식입니다.

 펜실베니아 주립대학의 다니엘 존터프 허터(Daniel Jontof-Hutter, a research associate at the Pennsylvania State University’s Center for Exoplanets and Habitable Worlds)와 그의 동료들은 현재 관측기술에 한계에 가까운 일에 도전했습니다. 

 연구팀은 지구에서 200광년이나 떨어진 케플러 - 138 (Kepler - 138) 행성계를 연구했습니다. 이 행성계는 태양계의 내행성처럼 작은 행성들로 구성된 행성계입니다. 

 현재 발견된 행성은 3개로 가장 외곽에 있는 두 행성인 케플러-138d와 케플러-138c는 지구만 하거나 혹은 그보다 약간 큰 크기의 행성입니다. 독특한 부분은 케플러-138c는 암석 행성으로 보이지만, 케플러-138d는 밀도가 낮아 암석과 가스가 혼합된 행성인 것 같다는 점입니다. 따라서 전자는 지구 질량의 3.6배 정도지만 후자는 지구와 질량이 비슷합니다. 

 가장 놀라운 부분은 제일 안쪽을 도는 행성은 케플러-138b 입니다. 지구 지름의 절반이 채 안되는 이 작은 행성은 질량이 화성보다도 작아 지구 질량의 10%도 채 되지 않는 것으로 보입니다. 이들 행성의 정확한 크기와 질량을 알 수 있는 이유는 이들이 매우 근접해서 공전하고 있기 때문입니다. 이들의 정확한 공전 주기와 거리, 모항성의 질량을 알면 질량을 구할 수 있고 지름은 별의 빛을 가리는 정도로 구할 수 있습니다. (  http://blog.naver.com/jjy0501/100189690586 참조)



(케플러 -138 행성계의 개념도. The artistic concept shows the planetary system harboring Kepler-138b, the first exoplanet smaller than Earth with both a mass and size measurement. The sizes of the planets relative to the star have been exaggerated. Credits: SETI Institute/Danielle Futselaar)



(케플러 -138 행성계의 데이터.  출처 : wikipedia)

 케플러 - 138 자체는 태양 질량의 절반 정도인 작은 별입니다. 그러나 이 행성들은 워낙 가까이 있어서도 모두 생명체가 살것 같은 환경은 아니라고 하겠습니다. 다만 이 발견은 지구-화성 크기의 작은 행성이 다른 태양계에서도 흔할 것이라는 가설을 지지해 주고 있습니다. 지구 같은 행성은 아마도 우주에 셀 수 없을 만큼 많을 것입니다. 

 이번 관측은 질량과 크기가 같이 관측된 (이를 통해서 밀도를 추정할 수 있음) 외계 행성 가운데 가장 작은 크기라는 점에서 의미가 있습니다. 그것도 200광년도 더 멀리 떨어진 먼 거리에서 측정된 것이죠. 따라서 정말 정확한 관측인지 여부를 가리기 위해 추가 연구가 더 필요하겠지만, 이제까지 외계 행성 관측에서 가장 극단적인 관측의 한계를 보여준 관측이었다고 할 수 있습니다. 

 한 가지 더 주목할 만한 발견은 사실 지구 사이즈의 외계 행성인 케플러 -138c/d 에서 나왔습니다. 나사의 행성과학자인 잭 리사어(
Jack Lissauer, co-author and planetary scientist at NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Calif)는 이 발견이 지구와 비슷한 크기의 행성라고 해서 무조건 암석 행성은 아니라는 중요한 정보를 제공했다고 지적했습니다. 아마도 우주에는 작은 암석 행성과 거대 가스 행성이라는 단조로운 구성 대신 우리의 상상보다 훨씬 복잡한 가능성이 존재할 것입니다. 


(
 외계 행성의 크기, 질량과 구성 성분의 차이. This plot shows the masses and sizes of the smallest exoplanets for which both quantities have been measured. The solar system planets (shown in red) are for comparison.The three Kepler-138 planets (shown in orange) are among the four smallest exoplanets with both size and mass measurements. Kepler-138b is the first exoplanet smaller than Earth to have both its mass and size measured. This significantly extends the range of planets with measured densities.
Credits: NASA Ames/W Stenzel)


(동영상으로 보는 행성들의 크기와 질량.  A team of astronomers have measured the mass and size of the smallest exoplanet yet, a Mars-sized planet named Kepler-138b orbiting a red dwarf star about 200 light years from the Solar System. The animation shows the mass-radius diagram based on measurements of 127 exoplanets. The video begins by showing planets with masses similar to Jupiter and slowly zooms towards small masses and radii planets to display a comparison of the physical properties of the Kepler-138 planets relative to Earth, Venus, Mars and Mercury. The planet Kepler-138b is the first exoplanet smaller than the Earth to have both its mass and its size measured, and is one of three planets that orbit the star Kepler-138, and pass in front of it, or transit, every orbit. Each time a planet transits the star, it blocks a small fraction of the star's light, allowing astronomers to measure the size of the planet. All three planets were identified by NASA's Kepler mission that has discovered over a thousand planets around other stars.
Credits: Jason Rowe, NASA Ames/SETI Institute


 참고 



          

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