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우주 이야기 1142 - 역대 두 번째로 차가운 외계 행성 포착

 


(Illustration of gas-giant planet COCONUTS-2b. Credit: B. Bays (SOEST/UH))



 천문학자들은 이미 수천 개 이상의 외계 행성을 확인했지만, 이 가운데 극히 일부만 직접 관측해 스펙트럼과 표면 온도 등 중요한 물리적 특징을 분석했을 뿐입니다. 행성 자체가 워낙 어둡다보니 어쩔 수 없는 부분이지만, 그럼에도 관측 기술의 발전으로 점점 더 많은 외계 행성을 직접 관측하고 대기 구성 및 표면 온도 등 여러 가지 특징을 하나씩 밝혀내고 있습니다. 



 현재까지 이미지를 직접 얻은 행성의 대부분은 방출하는 에너지가 많은 비교적 뜨거운 행성이었습니다. 대개 이런 행성은 모항성에 매우 가깝거나 혹은 생성된지 얼마 되지 않은 행성들로 아직 식지 않은 경우입니다. 전자의 경우 별 빛이 너무 강해서 직접 관측이 매우 어렵기 때문에 대개 직접 망원경으로 관측한 외계 행성은 후자입니다. 



 하와이 대학 천문학 연구소 (University of Hawaiʻi Institute for Astronomy (IfA))의 과학자들은 2011년 나사에 WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) 위성에 관측된 천체가 사실은 외계 행성이라는 사실을 알아내고 추가 관측 데이터를 통해 직접 이미지와 표면 온도를 구하는 데 성공했습니다. 



 COCONUTS-2b로 명명된 이 외계 행성은 지구에서 불과 35광년 떨어진 위치에 있는 매우 가까운 외계 행성으로 목성 질량의 6배에 달하지만, 지구 - 태양 거리의 6000배에 달하는 먼 거리에서 모항성 주변을 공전하는 행성입니다. 통상 이 위치에서는 외계 행성을 발견하기 어렵지만, 연구팀은 표면온도가 섭씨 160도에 불과한 외계 행성의 존재를 확인했습니다. 이는 지금까지 직접 관측된 행성 가운데 두 번째로 차가운 것입니다. (참고로 COCONUTS는 COol Companions ON Ultrawide orbiTS (COCONUTS)의 약자) 



 이 외계 행성은 어두운 적색 왜성 주변을 돌고 있을 뿐 아니라 모항성에서 너무 멀기 때문에 아직 자체적인 열에너지가 식지 않아 상대적으로 높은 표면온도를 지닌 것으로 생각됩니다. 아마 오랜 시간이 지나면 표면이 더 차가워져서 좀처럼 정체를 드러내지 않는 어두운 외계행성이 될 가능성이 큽니다. 



 태양계의 경우 WISE 위성 관측 데이터를 통해 이 정도 크기의 알려지지 않은 미지의 행성은 없다는 사실이 확인되었지만, 생각보다 먼 거리에서도 이렇게 큰 행성이 발견되는 점을 생각할 때 토성급 이하 행성이 숨어 있을 가능성은 여전히 존재합니다. 아마도 이 행성들은 모항성 주변에서 튕겨져 나갔거나 떠돌이 행성이 우연히 포획된 경우일 것입니다. 과거 태양계에서는 이런 일이 없었는지 궁금합니다. 



 참고 



https://phys.org/news/2021-07-second-coldest-imaged-exoplanet-date.html


Zhoujian Zhang et al, The Second Discovery from the COol Companions ON Ultrawide orbiTS (COCONUTS) Program: A Cold Wide-Orbit Exoplanet around a Young Field M Dwarf at 10.9 pc, arXiv:2107.02805v1 [astro-ph.EP] arxiv.org/abs/2107.02805
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