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우주 이야기 1168 - 가장 큰 별 주위에서 발견된 거대 행성


 

(This image shows the most massive planet-hosting star pair to date, b Centauri, and its giant planet b Centauri b. This is the first time astronomers have directly observed a planet orbiting a star pair this massive and hot. The star pair, which has a total mass of at least six times that of the Sun, is the bright object in the top left corner of the image, the bright and dark rings around it being optical artefacts. The planet, visible as a bright dot in the lower right of the frame, is ten times as massive as Jupiter and orbits the pair at 100 times the distance Jupiter orbits the Sun. The other bright dot in the image (top right) is a background star. By taking different images at different times, astronomers were able to distinguish the planet from the background stars. The image was captured by the SPHERE instrument on ESO’s Very Large Telescope and using a coronagraph, which blocked the light from the massive star system and allowed astronomers to detect the faint planet. Credit: ESO/Janson et al.)



 과학자들이 센타우로스 자리 베타별 (베타 센타우리, Beta Centauri, Hadar)에서 거대한 행성을 찾아냈습니다. 삼중성계이자 지구에서 가장 가까운 별인 알파 센타우리와 다른 별인 베타 센타우리는 사실 삼중성계로 지구에서 325광년 떨어져 있으며 각각 태양 질량의 12배, 10배인 무거운 별로 구성된 베타 센타우리 Aa/Ab와 태양 질량의 4.6배 정도 되는 베타 센타우리 B로 구성되어 있습니다. 베타 센타우리 Aa/Ab는 거의 1년 주기로 공전하고 베타 센타우리 B는 288년 주기로 베타 센타우리 Aa/Ab 주변을 공전합니다. 이 시스템의 전체 밝기는 태양의 6만 배 이상으로 지구에서 맨눈으로도 잘 보이는 별입니다. 



 과학자들은 이렇게 크고 밝은 별 주변에서는 행성이 생성되기 어렵다고 보고 있습니다. 강력한 복사 에너지와 항성풍 때문에 주변의 가스가 뭉쳐 행성을 형성하기 힘든 것입니다. 따라서 지금까지 발견된 대부분의 외계 행성은 태양 질량 3배 이하인 별 주변에서 발견됐습니다. 



 스톡홀름 대학의 천문학자인 마커스 얀슨 (Markus Janson, an astronomer at Stockholm University)이 유럽 남방 천문대 (ESO)의 VLT 망원경에 설치된 Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument (SPHERE) 장치로 베타 센타우리를 관측하던 중 누구도 예상하지 못했던 행성을 발견했습니다. 



 이 행성은 지구 - 태양 거리의 100배 (100AU)거리에서 베타 센타우리 Aa/Ab 쌍성계를 공전하고 있습니다. (쌍성계 자체 거리는 4AU) 질량은 목성의 10배 정도로 사실상 행성과 갈색왜성 경계 질량을 지닌 행성입니다. 아무튼 이 거리에서 행성급 천체가 존재한다는 사실 자체가 놀라운 일입니다. 어떻게 이런 별 주변에 행성이 생성되었는지도 놀랍지만, 이 거리에 존재한다는 사실도 놀랍습니다. 



 이번 연구에서 주목할 점은 최신 이미징 기술을 이용해 이 행성의 이미지를 직접 포착했다는 것입니다. 밝은 별 주변의 행성은 직접 포착이 매우 어려우나 100AU라는 먼 거리 덕분에 포착이 가능했습니다. 연구팀은 ELT 같은 차세대 거대 망원경으로 더 상세한 추가 관측이 가능할 것으로 기대하고 있습니다. 더 많은 정보를 수집하면 이 독특한 행성이 어떻게 생성되었는지 알아낼 수 있을 것으로 생각합니다. 



 개인적으로는 이 행성이 우연히 포획된 떠돌이 행성일 가능성도 있다고 생각합니다. 다만 베타 센타우리는 엄청난 속도로 핵연료를 태우고 있기 때문에 결국 짧은 생을 마감하고 사라질 것입니다. 그 후 주변에 있던 행성은 초신성 폭발과 함께 궤도를 이탈해 다시 떠돌이 행성이 될지도 모릅니다. 어떤 사연이 있고 어떤 운명을 맞이하게 될 것인지 앞으로 연구 결과가 궁금합니다. 



 참고 



https://phys.org/news/2021-12-large-telescope-images-planet-massive.html


https://en.wikipedia.org/wiki/Beta_Centauri


 Markus Janson, A wide-orbit giant planet in the high-mass b Centauri binary system, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04124-8. www.nature.com/articles/s41586-021-04124-8
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