우주 이야기 1102 - 별, 백색왜성, 행성으로 이뤄진 시스템

(SDSS image of the planet host TOI-1259A and its bound white dwarf companion TOI-1259B. Credit: Martin et al., 2021.)

천문학자들이 주계열성, 백색왜성, 목성형 가스 행성으로 이뤄진 시스템을 관측했습니다. 오하이오 주립 대학의 데이빗 V 마틴 (David V. Martin of the Ohio State University)이 이끄는 천문학자 그룹은 나사의 행성 사냥꾼 TESS에서 확인한 2450개의 외계 행성 의심 천체 (TESS Objects of Interest, TOI)를 조사하던 중 흥미로운 사실을 발견했습니다.

지구에서 385광년 떨어진 TOI-1259은 K형 주계열성으로 태양 지름의 71%, 질량의 75% 정도 되는 흔한 별입니다. 표면 온도는 태양보다 약간 낮은 4775K 정도로 대신 태양보다 수명은 훨씬 깁니다. 연구팀은 이 별 주변에서 목성보다 질량은 56% 낮지만, 크기는 거의 비슷한 외계 행성을 확인했습니다. 이 외계 행성은 공전 주기가 3.48일에 불과하거 거리도 0.04AU 수준이라 표면 온도도 963K에 달합니다. 이렇게 뜨거운 표면 때문에 목성보다 가벼운데도 부풀어 올라 목성 만한 크기가 되었을 것입니다.

그런데 이 별에서 1,648 AU 정도 떨어진 먼 거리에 백색왜성 동반성인 TOI-1259B가 같이 관측되었습니다. 이 백색왜성은 지름은 태양의 1.3%에 불과하나 질량은 56%에 달합니다. 표면 온도는 6300K입니다. 이런 특징을 감안하면 이 백색왜성은 본래 태양 질량의 1.59배 정도 되는 주계열성으로 본래 900AU 이내 궤도에 있었으나 빠른 속도로 적색 거성이 된 후 백색왜성으로 남게 된 것으로 보입니다. 참고로 TOI-1259의 나이는 40.8억년 정도로 태양과 비슷합니다.

연구팀은 먼저 간 동반성이 TOI-1259Ab의 형성 및 현재 궤도에 큰 영향을 주었다고 보고 있습니다. 거리상 중력에 의한 영향을 주기 충분한데, 특히 적색거성 단계에서는 더 그랬을 가능성이 높습니다. 태양에 더 무거운 동반성이 있었다면 아마도 태양계의 지금 모습이 이렇지 않았을까 하는 생각도 드네요. 만약 그랬다면 지구는 살아남지 못했겠지만 말이죠.

참고

https://phys.org/news/2021-01-astronomers-planetary-gas-giant-exoplanet.html

TOI-1259Ab – a gas giant planet with 2.7% deep transits and a bound white dwarf companion, arXiv:2101.02707 [astro-ph.EP] arxiv.org/abs/2101.02707

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