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우주 이야기 516 - M67 성단에 높은 밀도로 존재하는 뜨거운 목성



(This artist’s impression shows a hot Jupiter planet orbiting close to one of the stars in the rich old star cluster Messier 67, in the constellation of Cancer (The Crab). Astronomers have found far more planets like this in the cluster than expected. This surprise result was obtained using a number of telescopes and instruments, among them the HARPS spectrograph at ESO’s La Silla Observatory in Chile. The denser environment in a cluster will cause more frequent interactions between planets and nearby stars, which may explain the excess of hot Jupiters. Credit: ESO/L. Calçada )
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 과학자들이 발견한 초기 외계 행성은 대부분 뜨거운 목성이라고 불리는 형태의 행성이었습니다. 이 행성들은 목성보다 더 큰 가스 행성이지만, 모항성 주변에 너무 가까이 있어서 공전 주기가 수일에서 수주에 불과했습니다. 물론 표면 온도 역시 매우 뜨거워 뜨거운 목성이라는 명칭이 붙었죠.
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 그런데 사실 모항성의 강한 중력 때문에 이 위치에서는 이런 큰 행성이 형성될 수 없습니다. 이 이야기는 이 행성들이 본래는 더 먼 궤도에서 생성되었다가 지금의 위치로 전이되었다는 것을 의미합니다. 그 이유에 대해서 많은 가설들이 존재했는데, 보통은 주변 항성의 중력 간섭이나 매우 큰 행성의 중력 간섭이 가장 가능성 있는 이유로 지목되었습니다.
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 유럽 남방 천문대 (ESO)의 HARPS spectrograph 는 외계 행성을 찾는데 특화된 망원경으로 지금까지 여러 개의 외계 행성을 찾아냈습니다. 막스 플랑크 연구소의 로베르토 사글리아(Roberto Saglia at the Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik)​가 이끄는 국제 천문학자팀은 HARPS를 이용해서 메시아 67 (Messier 67) 성단에 있는 별 88개를 관측했습니다. 
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 그 결과는 놀라운 것이었습니다. 관측한 별 가운데 무려 5%가 뜨거운 목성을 가지고 있었던 것입니다. 이는 보통 1% 미만인 뜨거운 목성의 분포보다 훨씬 높은 것입니다.
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 메시에 67은 산개 성단으로 별들의 거리가 매우 가깝습니다. 그런데 이렇게 가까운 거리에 있으면 상호간의 중력 간섭으로 행성의 위치가 변할 수 있습니다. 이런 일은 우연히 가까운 장소를 지나는 별 사이에도 발생할 수 있지만, 많은 별이 밀집한 성단에서는 더 잘 생길수 있죠.
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 물론 중력을 행사하는 위치에 따라 반드시 본래 위치에서 가까운 위치로 가는 것이 아니라 더 멀어지는 경우도 있겠지만, 이 경우는 우리가 관측하기가 매우 곤란하고 주로 관측되는 것은 모항성에서 관측하기 편리한 뜨거운 목성일 것입니다. 아무튼 산개 성단에서 뜨거운 목성이 많다는 것은 주변을 지나는 항성의 중력 간섭이 큰 원인이라는 가설을 지지합니다.
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 흥미롭게도 태양계는 지금까지 이런 일을 겪지 않은 것 같지만, 한 가지 가능성은 남아있습니다. 즉 본래 있던 행성 가운데 일부가 아주 먼 곳으로 이동했을 가능성이죠. 어쩌면 9번째 행성이 있다면 그런 경우일지도 모르겠다는 개인적인 의견입니다.
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 과연 진실은 어떤 것일지 궁금한데, 앞으로 더 많은 연구가 진행되면 행성 진화와 궤도 전이에 대한 궁금증도 풀리는 날이 올 것으로 기대합니다.
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 참고
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This research was presented in a paper entitled "Search for giant planets in M67 III: excess of Hot Jupiters in dense open clusters", by A. Brucalassi et al., to appear in the journal Astronomy & Astrophysics. arxiv.org/abs/1606.05247                                        

  http://phys.org/news/2016-06-unexpected-excess-giant-planets-star.html#jCp ​  
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