우주 이야기 1343 - TESS가 포착한 역대 가장 긴 공전 주기를 지닌 외계 행성.

(An artist's rendition of the two planets and star in the TOI-4600 system. Credit: Tedi Vick)

나사의 행성 사냥꾼 TESS가 역대 가장 긴 공전 주기를 지닌 외계 행성을 발견했습니다. 뉴멕시코 대학 및 MIT의 연구팀은 TESS 데이터를 분석해 K형 왜성인 TOI-4600에서 두 개의 가스형 외계 행성을 보고했습니다.

K형 왜성은 적색왜성보다 좀 더 크고 태양보다 약간 작은 태양 질량의 50-80% 정도되는 별로 역시 우주에 흔한 타입의 별입니다. 연구팀은 초기 K형 왜성인 TOI-4600 주변에서 공전 주기가 82.69일인 외계 행성 TOI-4600 b과 482.82일인 TOI-4600 c를 발견했습니다.

참고로 TESS는 28일마다 우주의 특정 부분을 관측하기 때문에 사실 이보다 주기가 긴 행성을 포착하기가 쉽지 않습니다. 공전 주기가 483일 정도면 사실 모항성에서 거리도 멀어 지구에서 봤을 때 우연히 별 앞을 지나칠 가능성 역시 높지 않습니다. TOI-4600 b와 c의 발견은 천운에 가까운 일이라고 할 수 있습니다.

연구팀은 TESS에서 포착된 밝기 변화가 다른 요인이 아니라 행성이 앞을 지나간 것이라는 사실을 입증하기 위해 지상 망원경을 통해 추가적 관측을 시행했습니다. 그 결과 TOI-4600 b가 지구 지름의 7배 정도 되는 행성이라는 사실을 확인했습니다. 표면 온도는 섭씨 77도로 뜨겁진 않기 때문에 따뜻한 목성 (warm Jupiter)에 속하는 행성입니다.

반면 TESS가 발견한 가장 공전 주기가 긴 행성인 TOI-4600 c 는 표면 온도가 영하 79도로 목성보다 따뜻하긴 해도 꽤 추운 행성입니다. 그리고 표면 온도가 가장 낮은 행성 중 하나입니다. 지름은 지구의 9.5배로 목성보다는 약간 작습니다.

지금까지 확인된 외계 행성은 5000개가 넘지만, 이 가운데 대부분은 공전 주기가 짧고 지구보다 큰 행성입니다. TESS가 관측한 외계 행성 역시 대부분 공전 주기가 40일 이하입니다. 관측 기술의 한계로 당연히 모항성에서 가깝고 크기가 큰 행성부터 먼저 발견된 것입니다.

하지만 태양계에서 보듯이 행성 질량의 대부분은 사실 멀리 떨어져 있을 가능성이 높습니다. 지금까지 발견된 것은 사실 빙산에 일각에 불과한 것입니다. 이번 관측은 이렇게 더 흔하지만 멀리 떨어져 있는 행성을 포착했다는 데 의의가 있습니다. 앞으로 이 기록을 깨는 것은 언제가 될지 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2023-08-scientists-validate-longest-period-exoplanets-tess.html

Ismael Mireles et al, TOI-4600 b and c: Two Long-period Giant Planets Orbiting an Early K Dwarf, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/aceb69

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