JWST(James Webb Space Telescope)는 이미 먼 거리에 있는 물체를 이미징하여 과거를 들여다보는 능력을 입증했지만, 새로운 혁신을 통해 이 강력한 장비가 거의 과학적 수정구처럼 작동하여 지구의 머나먼 미래를 내다볼 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 태양계.
제임스 웹 우주 망원경은 두 개의 서로 다른 죽은 별, 즉 “백색 왜성”을 공전하는 두 개의 태양계 외 행성, 즉 “외행성”의 드물게 가능한 직접 방향을 확인하면서 예측을 내렸습니다.
이 행성들은 태양계의 거대 가스인 목성과 토성과 매우 유사할 뿐만 아니라, 백색왜성 역시 태양의 운명에 대응하는 역할을 합니다. 태양 자체가 백색왜성으로 변하면, 그 변화는 목성까지 태양계 내부의 행성들을 파괴할 가능성이 높습니다.
“백색 왜성 주위에서 발견된 행성은 거의 없습니다. 이 두 행성 후보의 예외적인 점은 이전에 발견된 어떤 행성보다 온도, 나이, 질량 및 궤도 분리 측면에서 우리 외태양계의 행성과 더 유사하다는 것입니다. ” 아직 동료 검토를 거치지 않은 논문의 주요 저자이자 우주 망원경 과학 연구소의 천문학자인 Susan Mulally가 Space.com에 말했습니다. “이것은 별이 죽은 후 행성계가 어떻게 생겼는지 볼 수 있는 첫 번째 기회를 제공합니다.”
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우리의 미래를 담은 스냅샷
후보 행성들은 백색 왜성 WD 1202-232와 WD 2105-82 주위를 공전하는 동안 JWST의 중적외선 장비(MIRI)를 통해 직접 관찰되었습니다. 외계 행성 후보 중 하나는 백색 왜성 호스트로부터 지구와 태양 사이의 거리의 약 11.5배 거리에 위치해 있습니다. 다른 후보는 죽은 모항성으로부터 더 멀리 떨어져 있는데, 이는 우리 행성과 별 사이의 거리의 약 34.5배입니다.
행성의 질량은 현재 불확실하며 Mulally와 동료들은 그 질량이 태양계에서 가장 무거운 행성인 목성의 질량의 1~7배 사이일 것으로 추정하고 있습니다.
태양이 약 50억 년 동안 핵심에서 일어나는 핵융합을 위한 연료 공급을 모두 소진하면 적색 거성으로 부풀어오르게 됩니다. 그러나 핵융합은 외층에서 계속될 것입니다. 이로 인해 우리 별의 바깥층이 화성에 도달하여 수성, 금성, 지구, 그리고 아마도 붉은 행성 자체를 삼킬 것입니다. 결국, 이 외부 층은 냉각되어 이제 소진된 항성 물질로 이루어진 행성상 성운으로 둘러싸인 백색 왜성이 된 불타는 항성 핵을 남길 것입니다.
그러나 외계 행성의 발견은 태양이 죽을 때 화성 너머의 행성, 가스 거대 목성과 토성에 어떤 일이 일어날 수 있는지를 보여줍니다.
멀러리는 “우리 태양은 50억년 후에 백색왜성이 될 것으로 예상된다”고 말했다. “우리는 행성이 별이 죽은 후 더 넓은 궤도로 바깥쪽으로 표류할 것으로 예상합니다. 따라서 이러한 후보 행성의 시계를 되돌리면 목성과 토성과 유사한 궤도 분리가 있을 것으로 예상할 수 있습니다.”
“만약 우리가 이 행성들을 확인할 수 있다면 목성과 토성과 같은 행성이 모항성의 죽음 후에도 살아남을 수 있다는 직접적인 증거를 제공할 것입니다.”
더욱이 이번 발견의 중심에 있는 백색 왜성은 천문학자들이 “금속”이라고 부르는 수소와 헬륨보다 무거운 원소에 오염되어 있습니다. 이는 태양이 죽은 후 화성과 목성 사이의 소행성대에 있는 물체에 어떤 일이 일어날 것인지를 나타낼 수 있습니다.
“우리는 거대 행성이 혜성과 소행성을 별 표면으로 밀어냄으로써 금속 오염을 일으킨다고 생각합니다.”라고 Mulally는 설명했습니다. “이러한 행성의 존재는 금속 오염과 행성 사이의 연관성을 강화합니다. 백색 왜성의 25~50%가 이러한 유형의 오염을 나타내기 때문에 이는 백색 왜성 주위에 거대 행성이 흔하다는 것을 의미합니다.”
따라서 태양이 죽은 후에도 살아남은 소행성은 목성과 토성에 의해 시체로 던져질 수 있습니다.
이 이중 발견은 우리 행성계의 미래에 대해 예측한 것 이상으로 인상적이며, 보기 드문 과학적 성과를 나타냅니다.
외계행성을 직접적으로 발견하는 경우는 드물다
1990년대 중반 최초의 외계 행성이 발견된 이후 천문학자들은 태양계 외부의 별을 공전하는 약 5,000개의 세계를 발견했습니다. 행성협회에 따르면2020년 4월 현재, 직접 영상 촬영을 통해 발견된 외계 행성은 50개에 불과합니다.
그 이유는 이렇게 먼 거리에 있는 행성에서 나오는 모든 빛은 일반적으로 해당 행성의 모별에서 나오는 강렬한 빛에 의해 익사되어 불이 켜진 등대 램프 위에 앉아 있는 반딧불을 보는 것과 유사하게 직접적인 외계 행성을 발견하게 되기 때문입니다.
결과적으로, 외계 행성은 일반적으로 별의 표면을 '교차'하거나 움직이는 '흔들림'을 통해 이동하면서 빛 출력을 감소시키는 등 별의 빛에 미치는 영향을 통해 볼 수 있습니다. 행성은 중력에 의해 별을 끌어당깁니다.
“우리는 이 두 개의 외계행성을 직접 촬영했습니다. 이는 그들의 이미지를 포착하고 행성 자체에서 나오는 빛을 볼 수 있다는 것을 의미합니다.”라고 Mulally는 말했습니다. “발견된 대부분의 외계 행성은 통과 방법을 사용하거나 별의 움직임을 측정하여 발견되었습니다. 이러한 간접적인 방법은 별에 훨씬 더 가까운 행성을 선호하는 경향이 있습니다. 직접 이미징은 별에서 더 멀리 있는 행성, 더 넓은 궤도 간격을 찾는 데 더 좋습니다. “
그녀는 제임스 웹 우주 망원경이 이 행성들을 직접 관찰함으로써 이 세계를 더 깊이 연구할 수 있는 가능성을 열었다고 설명했습니다. 이제 과학자들은 행성의 대기 구성과 같은 연구를 시작하고 행성의 질량과 온도를 직접 측정할 수 있습니다.
Mulally는 그녀와 그녀의 팀이 이 외계 행성에 대해 발견한 모든 것이 예상된 것은 아니며 이러한 기이한 현상은 천문학자들이 일반적으로 이와 같은 외계 행성에 대해 생각하는 방식을 바꿀 수 있다고 덧붙였습니다.
또는 대상 세계의 이국적인 특징이 오랫동안 기다려온 외계행에 대한 감질나는 힌트를 제공할 수도 있습니다.
“이것이 행성이라면 놀랍게도 우리가 예상하는 것만큼 중적외선에서 빨간색이 아닙니다. 제임스 웹 우주 망원경이 5미크론과 7미크론에서 수집한 빛의 양은 주어진 두 외계 행성 후보에 대해 우리가 기대할 수 있는 것보다 훨씬 더 밝습니다. 그들의 속성.” 15 마이크론의 수명과 밝기 범위는 “Mullally가 결론지었습니다. “이것은 외계 행성 대기의 물리학 및 화학에 대한 우리의 이해에 도전할 수 있습니다.
“또는 어쩌면 행성 주위를 도는 뜨거운 달과 같은 또 다른 광원이 있다는 의미일 수도 있습니다.”
팀의 연구는 Research Repository 웹사이트에서 사전 인쇄본으로 제공됩니다. arXiv.
