목성과 비슷한 크기의 기체 행성이지만 핵 질량이 훨씬 작은 외계 행성이 발견되어 학자들의 관심을 끌고 있습니다.
몬트리올 대학교 외계 탐사 연구소 (iREx)의 박사 연구원 인 Caroline Piaulet이 밝혀낸 신비한 행성의 정체는 지구에서 약 212 광년 떨어진 처녀 자리 별 WASP-107 주위를 도는 ‘WASP’입니다. -107b ‘
2017 년에 처음 발견 된 WASP-107b는 지구와 태양 사이의 거리보다 16 배 더 가까운 고향 별과 매우 가깝습니다. 하지만이 행성은 목성만큼 크지 만 질량이 10 배나 적을만큼 밀도가 낮기 때문에 천재 물리학 자들에 의해 ‘솜사탕 행성’이라고 불렸다.
목성과 크기가 비슷한 기체 행성이지만 훨씬 더 작은 코어 질량을 가진 외계 행성이 발표되었습니다. 이 사진은 WASP-107b가 고향 별을 공전하는 상상입니다. ⒸESA / Hubble, NASA, M. Kornmesser
Piaolet을 포함한 미국, 독일, 일본의 과학자들은 하와이에서 지상에서 가장 큰 망원경 인 Keck 망원경의 관측을 사용하여 행성의 정확한 질량을 계산했습니다. 그들이 질량을 계산하는 데 사용한 방법은 행성의 중력으로 인해 부모 별의 흔들림을 관찰하는 방사 속도 방법이었습니다.
그 결과, 연구자들은 WASP-107b가 목성의 질량의 약 1/10, 즉 지구의 질량의 약 30 배라는 것을 발견했습니다. 그 후 연구원들은 행성의 내부 구조를 분석하고 놀라운 사실을 발견했습니다. 행성의 가스를 보유하고있는 중심핵의 질량은 지구의 4 배 이하입니다.
이것은 행성 질량의 85 % 이상이 두꺼운 가스층이라는 것을 의미합니다. 반면 WASP-107b와 유사한 질량을 가진 Neptune의 경우 가스층의 질량은 전체 질량의 5 ~ 15 %에 불과합니다.
코어 질량은 지구 질량의 4 배에 불과합니다.
Phiolet의 감독자 인 Björn Benneke 박사는“이 연구는 거대한 가스 행성이 어떻게 형성되고 성장할 수 있는지에 대한 기본 지식을 다룹니다. 큰 가스층을 가질 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.”
이 연구의 결과는 1 월 18 일 국제 저널 ‘Astronomical Journal’에 게재되었습니다.
행성은 원시 행성 디스크라고 불리는 어린 별을 둘러싼 먼지와 가스 디스크에서 형성됩니다. 디스크가 죽기 전에 다량의 가스를 축적하려면 가스 거대 행성의 고전 모델 인 목성과 토성의 경우처럼 지구보다 최소 10 배 더 큰 코어를 가져야합니다.
그렇다면 훨씬 더 작은 코어 핵을 가진 WASP-107b는 어떻게 형성 될 수 있습니까? 또한 행성의 거대한 가스층이 고향 별에 매우 가까웠음에도 불구하고 중력에 의해 빠져 나가는 것을 어떻게 막을 수 있을까요?
세계적으로 유명한 가스 행성 전문가이자 태양계 외계 탐사 연구소 (iREx)의 일원 인 맥길 대학교의 이브 리 교수는 이에 대한 가설을 제시했습니다. 이 행성이 형성되었을 때, 원반의 가스는 부모 별에서 멀리 떨어져 있기 때문에 가스가 매우 빨리 축적 될 수있을만큼 충분히 차갑습니다. WASP-107b는 디스크 또는 다른 행성과의 상호 작용을 통해 현재 위치로 이동했다고 설명됩니다.
혼란스러운 과거를 암시하는 두 번째 행성의 발견
실제로 연구원들은 WASP-107을 공전하는 두 번째 행성 인 WASP-107c를 발견했습니다. 이 행성은 목성 질량의 약 3 분의 1로 WASP-107b보다 훨씬 크고 부모 별에서 멀리 떨어져 있습니다.
WASP-107b의 경우 궤도주기는 5.7 일에 불과하지만 행성은 3 년이 걸립니다. 또한 행성은 편심 률이 높기 때문에 궤도는 원형이 아니라 타원형입니다.
Piaolet 연구원은 “WASP-107c의 존재는 WASP-107b의 갑작스런 위치 변화와 같이이 항성계에서 일어난 다소 혼란스러운 과거를 암시합니다”라고 말했습니다.
연구를 주도한 캐나다 몬트리올 대학교의 연구원 인 Caroline Piaolette. ⒸUniversité de Montréal iREx
잘못된 코어 외에도 WASP-107b에는 풀어야 할 또 다른 미스터리가 포함되어 있습니다. 2018 년 5 월 Nature 지에 발표 된 연구에 따르면 행성의 대기가 헬륨 가스로 가득 차 있다는 사실이 밝혀졌습니다.
우주에서 가장 흔하게 발견되는 성분 중 하나 인 헬륨은 큰 행성의 대기에 존재하는 것으로 여겨져 왔습니다. 그러나 WASP-107b가 태양계 외부의 태양 외 행성의 대기에 존재하는 것으로 밝혀진 것은 이번이 처음입니다.
문제는 WASP-107b의 대기에 메탄이 거의 없다는 사실입니다. 이런 종류의 행성에는 메탄이 풍부해야하기 때문에 이것은 매우 이상합니다. Piaolet을 포함한 연구원들은 새로 발견 된 질량을 고려하여 어떤 메커니즘이 행성에서 메탄을 파괴했는지 분석하고 있습니다.
연구원들은 올해 발사 예정인 James Webb 우주 망원경이 WASP-107b의 대기 구성에 대한보다 구체적인 관측을 제공 할 것으로 기대한다고 말했습니다.
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