근처 별 주위의 우주 왈츠에서 6개의 외계 행성이 발견되었습니다.

CNN의 Wonder Theory 과학 뉴스레터에 가입하세요. 매혹적인 발견, 과학적 발전 등에 관한 뉴스를 통해 우주를 탐험해 보세요..

CNN
—

천문학자들은 우주의 미스터리를 풀고 지구에서 약 100광년 떨어진 곳에 위치한 희귀한 6개 행성군을 밝혀내기 위해 두 개의 서로 다른 외계행성 탐지 위성을 사용했습니다. 이번 발견은 과학자들이 행성 형성의 비밀을 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다.

6개의 외부 행성은 북쪽 하늘의 머리털자리에 위치한 HD110067이라는 밝고 태양 같은 별을 중심으로 회전합니다. 지구보다 크지만 해왕성보다 작은 이 행성은 일반적으로 은하수에서 태양과 같은 별을 공전하는 것으로 발견되는 해왕성 이하 행성이라고 하는 잘 알려지지 않은 범주에 속합니다. b에서 g로 표시된 행성은 궤도 공명이라고 알려진 천상의 춤으로 별 주위를 공전합니다.

수요일에 저널에 발표된 연구에 따르면, 행성들이 궤도를 완성하고 서로 중력을 발휘할 때 식별 가능한 패턴이 있다고 합니다. 자연잡지. 별에 가장 가까운 행성인 b가 6개의 궤도를 완료할 때마다 가장 먼 행성 g가 1개의 궤도를 완료합니다.

행성 c가 별 주위를 3개의 궤도를 만들기 때문에 행성 d는 2개의 궤도를 만들고, 행성 e가 4개의 궤도를 완성하면 행성 f는 3개의 궤도를 만듭니다.

이 조화로운 리듬은 6개의 행성이 몇 개의 궤도마다 정렬되는 공명 체인을 생성합니다.

이 행성군을 특이한 발견으로 만드는 것은 10억 년 전에 시스템이 형성된 이후 거의 변하지 않았으며, 이 발견은 행성의 진화와 지배적인 하위 행성의 기원에 대해 밝힐 수 있다는 것입니다. 우리 은하계에서.

연구자들은 2020년 NASA의 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 HD110067의 밝기 감소를 감지했을 때 이 별계를 처음 발견했습니다. 별빛이 옅어지는 것은 행성이 궤도 경로를 따라 이동할 때 모항성과 관측 위성 사이를 지나가는 행성을 나타내는 경우가 많습니다. 통과 방법으로 알려진 이러한 밝기 저하를 감지하는 것은 과학자들이 지상 망원경과 우주 망원경을 통해 외계 행성을 식별하는 데 사용하는 주요 전략 중 하나입니다.

천문학자들은 2020년 데이터를 바탕으로 별 주위에 있는 두 행성의 공전 주기를 결정했습니다. 2년 후 TESS는 이 별을 다시 관찰했으며, 증거에 따르면 해당 행성의 공전 주기가 다르다는 것이 밝혀졌습니다.

데이터 세트가 수집되지 않았을 때 천문학자이자 수석 연구 저자인 Raphael Luc와 일부 동료들은 다른 위성, 즉 위성을 사용하여 별을 다시 살펴보기로 결정했습니다. 유럽 ​​우주국 외계행성 위성 특성화아니면 쿠푸. TESS는 짧은 관측 목적으로 밤하늘의 일부를 관찰하는 데 사용되는 반면 Khufu는 한 번에 하나의 별을 관찰하는 데 사용됩니다.

시카고 대학교 천문학 및 천체 물리학과의 박사후 연구원인 Luckey는 “우리는 이 행성들이 겪을 수 있는 모든 가능한 기간 사이의 신호를 찾아 나섰습니다.”라고 말했습니다.

그는 Khufu가 수집한 데이터가 팀이 TESS가 시작한 “탐정 이야기”를 해결하는 데 도움이 되었다고 말했습니다. 쿠푸는 성계에서 세 번째 행성의 존재를 확인할 수 있었는데, 이는 다른 두 행성의 공전 주기와 리듬 공명을 확인하는 데 결정적인 역할을 했습니다.

팀은 설명할 수 없는 TESS 데이터의 나머지 부분을 Cheops의 관측과 일치시키면서 별 주위를 도는 다른 세 개의 행성을 발견했습니다. 지상 망원경을 이용한 후속 작업으로 행성의 존재가 확인되었습니다.

Khufu가 별을 관찰하는 데 할당된 시간은 천문학자들이 TESS 데이터에서 혼합 신호를 제거하여 별 앞에서 이동하는 행성 수와 궤도의 반향을 결정하는 데 도움이 되었습니다.

“쿠푸는 우리에게 다른 모든 기간을 예측할 수 있는 공명 형성을 제공했습니다. 쿠푸의 이러한 계시가 아니었다면 불가능했을 것입니다.”라고 로키는 말했습니다.

가장 가까운 행성은 별 주위를 도는 데 지구 기준으로 9일이 조금 넘게 걸리며, 가장 먼 행성은 약 55일이 걸립니다. 모든 행성은 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 88일이 걸리는 수성보다 더 빠른 궤도를 가지고 있습니다.

HD110067에 얼마나 가까운지를 고려할 때, 이 행성은 167°C ~ 527°C(332°F ~ 980°F) 범위의 수성과 금성과 유사한 평균 극한 온도를 가질 가능성이 높습니다.

우리 태양계와 같은 행성계의 형성은 폭력적인 과정이 될 수 있습니다. 천문학자들은 행성이 처음에는 별 주위에서 공명하여 형성되는 경향이 있지만, 거대한 행성의 중력 영향, 지나가는 별과의 충돌 또는 다른 천체와의 충돌로 인해 조화 균형이 깨질 수 있다고 믿습니다.

대부분의 행성계는 공명 상태가 아니며 초기 리듬 궤도를 유지하는 여러 행성을 포함하는 행성계는 드물다고 Luckey는 말했습니다. 이것이 바로 천문학자들이 HD110067과 그 행성을 “희귀 화석”으로 자세히 연구하고 싶어하는 이유입니다.

Luckey는 성명에서 “우리는 모든 시스템의 약 1%만이 공진 상태에 있다고 믿습니다.”라고 말했습니다. “그것은 우리에게 손길이 닿지 않은 행성계의 원래 형성을 보여줍니다.”

이번 발견은 쿠푸가 궤도 공명을 통해 행성계를 탐지하는 데 도움을 준 두 번째 사례입니다. 첫 번째는 다음과 같이 알려져 있습니다. 2021년에 발표된 TOI-178.

ESA의 쿠푸 프로젝트 과학자인 막시밀리안 귄터(Maximilian Günther)는 성명에서 “우리 과학팀의 말에 따르면 쿠푸는 놀라운 발견을 평범한 것처럼 보이게 만든다”고 성명에서 말했다. “알려진 3개의 6행성 공명 시스템 중에서 이것이 이제 두 번째로 발견됐다.” 쿠푸, 그리고 단 3년의 운영 만에.”

이 시스템은 또한 해왕성 이하 행성이 어떻게 형성되는지 연구하는 데 사용될 수 있다고 연구 저자들은 말했습니다.

해왕성 이하 행성은 은하수에서는 흔하지만 우리 태양계에서는 발견되지 않습니다. 이 행성들이 어떻게 형성되었고 무엇으로 구성되어 있는지에 대해서는 천문학자들 사이에 거의 합의가 이루어지지 않았기 때문에 해왕성 이하 행성으로 구성된 전체 시스템은 과학자들이 그들의 기원에 대해 더 많은 것을 결정하는 데 도움이 될 수 있다고 Luckey는 말했습니다.

우리 행성처럼 우리 태양보다 훨씬 차갑고 작은 왜성 주위를 도는 많은 외계 행성이 발견되었습니다. 유명한 TRAPPIST-1 시스템과 7개의 행성2017년에 발표되었습니다. TRAPPIST-1 시스템에도 공명줄이 포함되어 있지만 호스트 별의 약점으로 인해 관측이 어렵습니다.

하지만 질량이 우리 태양의 80%에 달하는 HD110067은 알려진 가장 밝은 별이고 공전 궤도에 4개 이상의 행성이 있기 때문에 시스템을 관찰하는 것이 훨씬 쉽습니다.

초기 행성 질량 탐지 결과 이들 중 일부는 푹신하고 수소가 풍부한 대기를 갖고 있어 제임스 웹 우주 망원경의 이상적인 연구 대상이 되는 것으로 나타났습니다. 별빛이 행성 대기를 통과할 때 Webb을 사용하여 각 세계의 구성을 결정할 수 있습니다.

“HD110067 시스템의 해왕성 이하 행성은 질량이 낮은 것으로 보이며 이는 가스나 물이 풍부할 수 있음을 나타냅니다. 예를 들어 James Webb 우주 망원경을 사용하여 이러한 행성 대기는 행성에 암석이 있는지 여부를 결정할 수 있습니다. 또는 물이 풍부한 인테리어.