우주 이야기 1286 - 작은 적색왜성에서 발견된 목성급 외계 행성

(Artist's conception of a large gas giant planet orbiting a small red dwarf star called TOI-5205. Credit: Katherine Cain, the Carnegie Institution for Science.)

(A Jupiter-like planet orbiting a Sun-like star could be compared to a pea going around a grapefruit; for TOI-5205b, because the host star is so much smaller, it is more like a pea going around a lemon, said lead author Shubham Kanodia. Credit: Katherine Cain, the Carnegie Institution for Science.)

천문학자들이 아주 작은 적색왜성 주변에서 이론적으로 있을 수 없을 만큼 큰 외계 행성을 발견했습니다. 나사의 행성 사냥꾼인 TESS가 포착한 외계 행성 후보인 TOI-5205b는 매우 작은 M 형 적색 왜성 주변을 공존하고 있습니다.

카네기 대학의 슈브함 카노디아 (Shubham Kanodia) 가 이끄는 연구팀은 여러 개의 관측 장비를 이용해 TOI 5205b를 관측했습니다. 그 결과 목성 지름의 4배에 불과한 작은 적색왜성 주변에 목성 크기의 외계 행성이 공전한다는 사실이 확인됐습니다.

태양계의 경우 자몽 (grapefruit) 주위에 콩이 도는 것으로 볼 수 있지만, 이 경우에는 레몬 주위에 콩이 공전하는 것으로 볼 수 있습니다. 사실 크기 차이로 보면 지구와 달처럼 위성 관계로는 볼 수 있지만 그 차이가 일반적인 항성-행성보다 훨씬 작은 것입니다. 가려지는 별 빛의 양은 무려 7%로 지금까지 발견된 행성의 식현상 가운데 가장 큰 수준입니다.

질량이 작은 별은 주변에 형성되는 원시행성계 원반의 질량 역시 작을 것으로 생각되고 있습니다. 목성 같은 거대 가스 행성들은 초기 원시행성계 원반에서 지구 질량의 10배 정도 되는 암석 핵이 먼저 형성된 다음 주변의 가스를 흡수해 성장한다고 보고 있습니다. 만약 TOI 5205b가 여기서 형성된다면 별의 질량에 비해 상당히 큰 원시행성계 원반을 지녔다는 이야기입니다.

이런 이유에서 연구팀은 TOI 5205b를 금지된 행성 (forbidden planet) 이라고 부르고 있습니다. 물론 이 행성의 정확한 기원을 알기 위해서는 후속 관측이 필요합니다. 아마도 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 관측 능력이 도움이 될지도 모릅니다.

개인적으로는 혹시 다른 장소에서 생성된 후 포획된 행성이거나 원시행성계 원반이 아닌 너무 작은 동반성이 아닐까하는 생각이 드는데, 진실은 어떤 것일지 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-02-forbidden-planet-orbiting-small-star.html

Shubham Kanodia et al, TOI-5205b: A Short-period Jovian Planet Transiting a Mid-M Dwarf, The Astronomical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-3881/acabce

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