우주 이야기 1315 - 유럽의 행성 사냥꾼이 찾아낸 미니 해왕성

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

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(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)

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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참고

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

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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

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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

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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

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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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