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우주 이야기 1315 - 유럽의 행성 사냥꾼이 찾아낸 미니 해왕성



 (Artist's impression of CHEOPS. Credit: ESA / ATG medialab)



(Cheops confirmed the existence of four warm exoplanets with sizes between Earth and Neptune, orbiting their stars closer than Mercury to our sun. These so-called mini- Neptunes are unlike any planet in our solar system and provide a 'missing link' that is not yet understood. Mini-Neptunes are among the most common types of planets known, and astronomers are starting to find more and more orbiting bright stars. Credit: ESA)

앞서 소개한 유럽 우주국의 행성 사냥꾼인 CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite)가 네 개의 미니 해왕성을 찾아냈습니다. CHEOPS는 유럽 우주국과 스위스 베른 대학, 제네바 대학 이 협력해서 만든 소형 외계 행성 탐사 망원경으로 나사의 TESS보다 성능은 떨어지지만, 특정 목표에 대해 장시간 관측할 수 있다는 장점이 있습니다.

NCCR PlanetS의 과학자들 (Dr. Solène Ulmer-Moll of the Universities of Bern and Geneva, and Dr. Hugh Osborn of the University of Bern)은 CHEOPS가 찾아낸 네 개의 미니 해왕성 가운데 두 개에 대해서 먼저 논문을 발표했습니다.

TOI 5678 b와 HIP 9618 c은 TESS에 의해 그 존재가 의심되았지만, 확인은 하지 못했습니다. TESS는 27일마다 관측 영역을 바꾸기 때문에 그보다 주기가 긴 식현상 (행성이 별 앞을 가리면서 별의 밝기가 어두워지는 것)의 공전 주기는 확인이 어렵습니다.

CHEOPS는 이 외계행성 후보에 대해서 장시간 관측을 통해 식현상으로 의심되었던 밝기 변화가 실제로 식현상이고 주기가 얼마나 되는지도 밝혀냈습니다. TOI 5678 b 와 HIP 9618 c의 공전 주기는 각각 48일과 52.5일이고 지름은 지구의 4.9배와 3.4배입니다. 지상 망원경을 이용한 추가 관측을 통해 밝혀진 이들의 질량은 지구의 20배와 7.5배입니다.

이 결과를 보면 미니 해왕성이라고 하지만 TOI 5678 b는 사실 해왕성보다 약간 더 무섭고 HIP 9618 c는 해왕성의 절반 정도로 미니 해왕성이라는 분류에 맞는 외계 행성입니다.

과학자들은 초기에 목성보다 무겁고 별에 바짝 다가가 있는 뜨거운 목성형 외계 행성을 대거 발견했습니다. 미니 해왕성은 그보다 공전 주기가 길고 더 작고 차갑지만, 우리 태양계에서 볼 수 없는 행성이라는 점은 동일합니다.

연구팀이 추정한 이 외계 행성들의 표면 온도는 섭씨 217-277도 사이입니다. 뜨거운 목성형 행성에서는 파괴될 가능성이 높은 분자들도 여기서는 안정한 상태로 있을 수 있는 수준입니다. 연구팀은 그런 만큼 미니 해왕성의 대기를 관측할 수 있는 좋은 목표라고 보고 있습니다. 제임스 웹 우주 망원경의 새로운 관측 목표가 될 수 있을 것으로 보입니다.

이 행성들은 미니 해왕성이라고 분류하지만, 해왕성 같은 미니 가스 행성인지 아니면 큰 대기를 지닌 암석 행성인지 아직 질 모르는 부분이 많습니다. 앞으로 관측을 통해 이들에 대한 비밀을 풀어야 합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-06-elusive-planets-cheops.html

H P Osborn et al, Two warm Neptunes transiting HIP 9618 revealed by TESS and Cheops, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad1319

S. Ulmer-Moll et al, TOI-5678b: A 48-day transiting Neptune-mass planet characterized with CHEOPS and HARPS,, Astronomy & Astrophysics (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202245478

Z. Garai et al, Refined parameters of the HD 22946 planetary system and the true orbital period of planet d,, Astronomy & Astrophysics (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202345943

A Tuson et al, TESS and CHEOPS discover two warm sub-Neptunes transiting the bright K-dwarf HD 15906, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad1369

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