우주 이야기 1105 - TESS가 별의 강에서 찾아낸 새로운 행성 시스템

 (This illustration sketches out the main features of TOI 451, a triple-planet system located 400 light-years away in the constellation Eridanus. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center)

(The Pisces-Eridanus stream spans 1,300 light-years, sprawling across 14 constellations and one-third of the sky. Yellow dots show the locations of known or suspected members, with TOI 451 circled. TESS observations show that the stream is about 120 million years old, comparable to the famous Pleiades cluster in Taurus (upper left). Credit: NASA's Goddard Space Flight Center)

 과학자들이 천구의 1/3에 달하는 거대한 별의 흐름인 물고기 - 에리다누스 자리 흐름 (Pisces-Eridanus stream)에서 매우 독특한 시스템을 발견했습니다. 다트머스 대학의 엘리자베스 뉴튼 교수(Elisabeth Newton, an assistant professor of physics and astronomy at Dartmouth College)가 이끄는 연구팀은 나사의 행성 사냥꾼 TESS 데이터를 이용해서 최근 발견된 물고기 - 에리다누스 자리에서 3개의 슈퍼 지구를 거느린 삼중성계인 TOI 451를 발견했습니다. 

 물고기 - 에리다누스 자리는 태양계 나이의 3% (1억2000만년)에 불과한 매우 젊은 별의 흐름으로 최근에 한꺼번에 성운에서 생성된 후 태양계 근방을 지나고 있습니다. TOI 451는 지구에서 400광년 정도 떨어져 있으며 태양 질량의 95%정도 되는 크기입니다. 크기로 봤을 때는 태양의 젊은 버전이라고 해도 과언이 아니지만, 크기는 12% 정도 작으며 밝기는 35%나 어둡습니다. 사실 우리 태양 역시 처음 태어난 초기에는 지금보다 작고 어두웠지만, 점점 밝아져서 지금처럼 된 것이죠. 그리고 언젠가는 너무 밝아져서 지구에 생명체가 살 수 없는 수준까지 될 것입니다. 

 TESS는 이 별을 2018년에 발견했습니다. 그리고 주기적인 밝기 변화를 통해 표면에 많은 흑점이 있고 5.1일을 주기로 공전한다는 사실을 확인했습니다. 동시에 수성 궤도 1/3 안쪽에 세 개의 행성을 거느리고 있다는 사실 역시 확인했습니다. 이 행성들은 지구 크기의 1.9-4배 사이로 슈퍼 지구에 해당되는 질량을 지니고 있습니다. 하지만 모항성에서 거리가 워낙 가까워 생명체가 존재할 가능성은 희박합니다. 여러 가지 물리적 특징은 태양과 비슷한 별에서 왜 이렇게 가까운 궤도에서 슈퍼 지구가 몰려 있는지는 아직 모릅니다. 

 또 한 가지 재미 있는 사실은 태양계 소행성대 보다 좀 더 먼 대략 5AU 정도 떨어진 궤도에 먼지와 소행성의 벨트 지역이 있다는 것입니다. 그리고 대략 4700AU 정도 떨어진 곳에는 두 개의 어두운 적색왜성이 서로를 공전하면서 중력으로 TOI 451와 연결되어 있습니다. 질량은 대략 태양의 45% 수준인데 밝기는 2%에 불과해 매우 어둡지만, 두 개 합치면 TOI 451 비슷한 질량이라 안정적인 궤도를 유지할 것으로 보입니다. 이들이 동시에 태어났는지 아니면 우연히 지나다가 중력에 의해 포획된 것인지는 아직 모릅니다. 

 물고기 - 에리다누스 흐름은 최근에 TESS 및 가이아 관측 데이터를 통해 그 정체가 밝혀졌으며 현재 지상과 우주의 망원경을 통해 그 상세한 특징이 밝혀지고 있습니다. 여기에는 여러 가지 재미있는 사연을 지닌 별들이 있는데 TOI 451도 그 중 하나입니다. 앞으로 여기서 많은 연구가 쏟아지게 될 것으로 예상합니다. 

 참고 

Elisabeth R. Newton et al, TESS Hunt for Young and Maturing Exoplanets (THYME). IV. Three Small Planets Orbiting a 120 Myr Old Star in the Pisces–Eridanus Stream, The Astronomical Journal (2021). DOI: 10.3847/1538-3881/abccc6 , dx.doi.org/10.3847/1538-3881/abccc6

https://phys.org/news/2021-02-tess-worlds-river-young-stars.html