우주 이야기 1310 - 밀도가 낮은 슈퍼 지구형 외계 행성

(TESS target pixel file of TOI-244. Credit: Castro-González et al, 2023)

국제 천문학자 팀이 밀도가 낮은 슈퍼 지구형 외계 행성을 발견했습니다. 나사의 행성 사냥꾼 (Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS))가 포착한 TOI-244 (GJ 1018)는 지구에서 가까운 M2.5 V형 적색왜성으로 그 주변에는 외계 행성 TOI-244 b가 7.4일을 주기로 공전하고 있습니다.

연구팀은 유럽 남방 천문대의 대형 망원경인 VLT에 설치된 ESPRESSO 분광기를 이용해 TOI-244 b의 정확한 크기와 질량을 구했습니다. 연구팀에 따르면 TOI-244 b의 지름은 지구의 1.52배이고 질량은 2.68배입니다.

따라서 밀도는 지구보다 낮은 4.2 g/cm3입니다. 이는 다른 비슷한 슈퍼 지구와 비교해도 낮은 편인데, 금속 및 암석 성분 이외에 가벼운 휘발성 물질이 많을 수 있다는 점을 시사하는 대목입니다. 일반적으로 큰 암석형 행성일수록 중력에 의해 뭉쳐지기 때문에 밀도가 높아집니다.

한 가지 가능한 설명은 수소가 풍부한 원시 대기를 지니고 있을 가능성인데 표면 온도가 458K로 제법 높다는 점과 모항성에 가까워 강력한 항성풍의 영향을 받는다는 점을 생각하면 가능성이 낮아 보입니다. 다만 물 같은 가벼운 물질이 많은 상태일 수 있으며 이 경우 수증기를 비롯한 여러 물질을 대기에서 검출할 수 있는 가능성이 있습니다.

따라서 연구팀은 TOI-244 b이 앞으로 슈퍼 지구 대기 관측의 주요 목표가 될 수 있다고 보고 있습니다. 실제로 관측했을 때 과연 어떤 대기를 지니고 있을지 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-05-astronomers-unusually-low-density-super-earth.html

Castro-González et al, An unusually low-density super-Earth transiting the bright early-type M-dwarf GJ 1018 (TOI-244), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2305.04922

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