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* 2019년 초 NASA의 TESS 우주망원경, 35광년 거리 적색왜성 L98-59 감지
* 왜성 주위에 지구와 유사한 3개의 행성 감지, 크기는 지구 반경 0.8에서 1.6 사이
* 칠레에 있는 유럽 남방 천문대 ESO의 초대형 망원경에서 고감도 ESPRESSO 분광기를 사용
* L98-59b의 표면 온도는 300도 이상, 세번째 행성은 약 1/3의 물로 구성될 가능 지구와 유사

외계 행성은 금성의 절반 무게다.
가볍고 물의 세계와 거주 가능한 행성이 가까이에 있다.

우리 문 앞에 있는 행성 가족:
우리에게서 불과 35광년 떨어진 곳에 4개의 암석 행성이 적색 왜성을 돌고 있다.
어쩌면 5개일 수도 있다. 가장 안쪽에 있는 행성은 질량이 금성의 절반에 불과하므로 중력 효과에 의해 감지된 외계 행성 중 가장 가볍다. 세 번째 행성은 물의 행성이 될 수 있고 다섯 번째 행성은 존재가 확인된다면 거주할 수 있을 것이다. 행성계 L 98-59는 미래 관측을 위한 가장 흥미로운 표적 중 하나다. 

▲ 근처에 있는 적색 왜성 L 98-59는 실제 경량으로 공전하고 있다. 가장 안쪽에 있는 행성은 금성 무게의 절반이다. © ESO/M. Kornmesser

천문학자들은 그룹으로 별 주위를 도는 지구와 같은 많은 천체를 포함해 이상한 별 주위에 수천 개의 행성을 이미 발견했다. 이러한 다중 행성계에는 불과 11광년 거리에 있는 적색 왜성 Gliese 887 주변의 초(super) 지구, TRAPPIST-1 주변의 7개 지구 쌍둥이, 그리고 우리 이웃 별 프록시마 센타우리의 두 행성이 포함된다. 그러한 행성계는 또한 우리 태양계의 기원과 역사에 대한 통찰력을 제공하기 때문에 과학에 특히 흥미진진하다.

불과 35광년 떨어진 여러 세계

치근 근처에 있는 또 다른 행성계에 새롭고 놀라운 사실이 있다.
2019년 초에 NASA의 TESS 우주 망원경은 35광년 떨어진 적색 왜성 L98-59 주위에 지구와 유사한 3개의 행성을 감지했다. 행성은 별 앞을 지나갈 때 별빛의 그림자를 통해 자신을 드러냈다. 그들의 크기는 지구 반경 0.8에서 1.6 사이이며, 이 트리오에 있는 두 개의 외부 행성의 질량은 약 2.2에서 2.3 지구 질량으로 제한됐다.

그러나 세 행성의 가장 안쪽이 얼마나 무거운지, 그리고 이 시스템에 다른 천체가 있는지 여전히 불분명하다. 이것이 포르투 대학의 올리비어 데망지온(Olivier Demangeon)과 그의 동료들이 적색 왜성과 그 위성을 자세히 조사한 이유다. 이번에는 이를 위해 반경 방향 속도 방법을 사용했다. 빛 스펙트럼의 약간의 이동을 사용해 별이 행성에 대한 중력의 영향으로 수행하는 작은 텀블링을 감지한다.

L98-59를 조사하기 위해 Demangeon과 그의 팀은 칠레에 있는 유럽 남방 천문대 ESO의 초대형 망원경에서 고감도 ESPRESSO 분광기를 사용했다.

반경 방향 속도를 통해 측정된 가장 가벼운 외계 행성

놀라운 결과:
L98-59에서 가장 안쪽에 있고 지금까지 거의 알려지지 않은 행성은 정말 가볍다.
무게는 금성의 절반에 불과하여 반경 방향 속도를 사용하여 측정한 가장 가벼운 외계 행성이다. "ESPRESSO의 정확성과 안정성이 없었다면 이 측정은 불가능했을 것이다"고 마드리드에 있는 Astrobiological Center의 마리아 자파테로 오소리오(Maria Zapatero Osorio)가 말했다. "이것은 태양계 밖의 작은 행성의 질량을 결정하는 데 한 걸음 더 나아간 것이다.“

흥미로운 사실:
2021년 말에 발사될 NASA의 제임스 웹 우주 망원경의 시야에 위성이 있는 적색 왜성이 직접적으로 관측되고 있어 이 시스템은 직접 촬영하고 관찰할 수 있는 최초의 시스템 중 하나가 될 수 있다. 새로운 망원경의 날카로운 적외선 눈 덕분에 천문학자들은 처음으로 근처 외계행성의 대기를 자세히 볼 수 있게 됐다.

▲ L98-59와 내부 태양계의 비교. 거주 가능 구역이 일치하도록 거리가 조정됐다. © ESO / L. Calçada, M. Kornmesser / O. Demangeon

두 개의 건조한 세계와 물(증기) 행성

L98-59의 세 행성 모두 별에 매우 가깝다. 적색 왜성을 도는 가장 안쪽은 약 300만 킬로미터 떨어져 있다. 비교를 위해 지구는 태양으로부터 약 1억 5천만 킬로미터 떨어져 있다. 따라서 L98-59b의 표면 온도는 300도 이상이다. 다음 외부 행성은 아마도 다소 뜨겁고 건조할 것이며, 우리 태양계의 궤도는 팀이 결정한 대로 여전히 수성의 궤도 내에 있을 것이다.

근처에 있는 적색 왜성의 세 번째 행성에서 조금 더 유리해 보인다.
밀도에 따르면 약 1/3의 물로 구성될 수 있으므로 물의 세계가 될 수 있다. 그러나 이것은 또한 지구보다 별에서 훨씬 더 많은 열과 복사를 받고 표면 온도는 아마도 100도 이상일 것이다. 따라서 천문학자들은 L98-59d가 바다로 뒤덮인 행성이라기보다 빽빽한 수증기 껍질을 가진 행성에 가깝다고 가정한다.

잠재적으로 살 수 있는 다섯 번째 행성

연구팀이 적색 왜성의 움직임 패턴에서 더 약한 "럼블러"를 분석했을 때 또 다른 놀라움이 나타났다. 그들은 약 3개의 지구 질량의 네 번째 외계행성에서 신호를 발견했다. 따라서 지구와 비슷하거나 더 작은 슈퍼 지구다. 저 멀리 다섯 번째 행성이 ​​있을 수 있다. 이것은 약 23일 동안 별을 공전하므로 적색 왜성의 거주 가능 영역에 정확히 놓일 수 있다.

"거주 가능 지역의 행성은 생명체를 보호하고 활성화할 수 있는 대기를 가질 수 있다"고 오소리오는 말했다. 천문학자들의 계산에 따르면 이 다섯 번째 행성의 표면 온도는 약 11도이다. 따라서 지구보다 약간 낮을 뿐이므로 표면에 액체 상태의 물이 있을 수도 있다.
그것은 우리의 우주 이웃에 있는 또 다른 잠재적으로 생명 친화적인 세계다.

꼬투리 속의 완두콩처럼

이것은 가까운 별 L98-59가 5개의 암석 행성으로 둘러싸여 있을 가능성이 있음을 의미한다. TRAPPIST-1과 마찬가지로 현재까지 알려진 700개의 다중 행성계 중 하나다. 지금까지 천문학자들은 이것에서 두 가지 눈에 띄는 경향을 관찰했다. 이러한 시스템의 행성은 일정한 간격으로 항성 주위를 그룹화하는 경향이 있다. 또한, 내부에서 외부 궤도를 도는 행성이 점차적으로 직경이 증가하는 유사한 크기인 경우가 많다.

따라서 천문학자들은 "꼬투리 속의 완두콩" 구성에 대해서도 이야기한다.
행성은 꼬투리 속의 완두콩처럼 깔끔하게 나란히 놓여 있다. "L98-59도 이 구성을 따른다는 사실은 이 원리의 일반성을 강화한다"고 Demangeon과 그의 동료들은 설명했다.
지금까지 ‘완두콩 꼬투리 원리’는 주로 태양과 같은 더 큰 별에서 관찰됐기 때문이다.
(Astronomy & Astrophysics , 2021; doi: 10.1051/0004-6361/202140728)

출처: European Southern Observatory (ESO), Max-Planck-Institut für Astronomie

[더사이언스플러스]

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