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우주 이야기 1176 - 숨어 있는 거대 외계 행성을 찾아내다


 

(A gas giant exoplanet that orbits a G-type star, which is similar to TOI-2180 b. Credit: NASA)



 캘리포니아 대학 리버사이드 캠퍼스 (University of California Riverside (UCR))의 과학자들과 시민 과학자들이 숨어 있는 거대 가스 외계 행성을 찾아냈습니다. 과학자들은 이미 수많은 외계 행성을 발견했지만, 현재 기술 수준으로는 존재할 것으로 예상되는 외계 행성 가운데 극히 일부만 찾을 수 있습니다. 외계 행성이 운 좋게 별 앞을 지나가면서 별 빛을 가리거나 혹은 충분히 가까운 위치에서 중력으로 모항성을 흔들 경우들이 그것입니다. 어느 쪽이든 모항성에서 멀어질수록 포착할 수 있는 확률은 줄어듭니다. 따라서 대부분의 알려진 외계 행성은 모항성 가까이에 있는 것들입니다. 



 나사의 행성 사냥꾼 TESS는 행성이 주기적으로 모항성의 빛을 가리면서 어두워지는 식현상을 통해 외계 행성을 찾아냅니다. 하지만 외계 행성에 의한 밝기 감소는 매우 미미하기 때문에 자연적 혹은 기계적으로 발생할 수 있는 미세한 밝기 변화와 감별되지 않을 수 있습니다. 따라서 TESS는 한 번 정도 우연히 밝기가 감소하는 경우 그냥 무시하고 지나갑니다. 하지만 이 가운데 진짜 신호가 섞여 있을 수 있습니다. 



 UCR의 천문학자 폴 달바(Paul Dalba)와 자발적인 시민 참여자들은 이 데이터를 수작업으로 분석해 외계 행성 TOI-2180 b의 존재를 암시하는 증거를 찾아냈습니다. 이 외계 행성은 매우 긴 공전 주기를 갖고 있어 TESS 데이터에서 한 번 밖에 식현상이 나타나지 않아 그 정체와 물리적 특징이 불분명했습니다. 



 연구팀은 두 번째 식현상을 관측하기 위해 2020년 8월 14개의 다른 망원경을 통해 2만 개의 이미지를 얻었으나 의미 있는 밝기 변화를 찾아내지 못했습니다. 하지만 TESS 데이터를 계속해서 추적한 결과 2021년 2월에 다시 증거를 찾는데 성공했습니다. 모든 데이터를 분석한 결과 TOI-2180 b의 공전 주기는 261일이었으며 지름은 목성과 비슷했습니다. 하지만 질량은 목성에 3배 정도로 매우 무거운 행성이라는 사실도 알아냈습니다. 



 TOI-2180 b의 발견은 상당히 운이 좋은 경우입니다. 이 행성이 지구에서 봤을 때 정확히 모항성 앞을 지나야 하는데, 공전 거리가 길어질수록 그럴 가능성은 낮아지기 때문입니다. 과학자들은 시민들의 도움으로 모항성에서 멀리 떨어진 가스 행성을 연구할 수 있는 기회를 얻은 셈입니다. 



 참고 



https://phys.org/news/2022-01-unusual-team-gigantic-planet-hidden.html


Paul A. Dalba et al, The TESS-Keck Survey. VIII. Confirmation of a Transiting Giant Planet on an Eccentric 261 Day Orbit with the Automated Planet Finder Telescope*, The Astronomical Journal (2022). DOI: 10.3847/1538-3881/ac415b
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