‘불가능한’ 세계가 도처에 나타나고 있다

지난 30년 동안 우리는 태양계 외부에 행성이 존재하는지 여부를 알지 못하다가 이제 너무 많은 행성을 발견하여 거의 모든 별에 행성이 있다고 의심하게 되었습니다. 현재까지 확인된 행성의 존재는 5000개 이상이다. 천문학자들은 행성이 무엇인지에 대한 우리의 이해에 큰 도전이 되는 몇 가지 사실을 발견했습니다.

태양계의 행성에는 많은 다양성이 있지만, 우리는 그것들을 넓은 범주로 분류하고 유사한 형성과 진화의 역사와 연관시킬 수 있습니다. 아마도 우리는 우리가 이상한 사람이라는 것을 깨닫게 될 것입니다. 하지만 세상에 있는 것 중 일부는 정말 이상합니다.

올해 초 유럽 우주국의 쿠푸(Khufu)는 외계 행성 LTT9779b를 발견했습니다. 구름이나 대기가 없어야 하는 매우 뜨거운 해왕성 크기의 행성입니다. 그러나 천문학자들의 예측을 인식하지 못하거나 관심을 두지 않는 행성에는 2,000°C(3,600°F)의 뜨거운 온도에도 불구하고 유리 같은 금속 구름이 있습니다. 이 구름층은 받는 별빛의 80%를 반사합니다. 이것은 현재까지 알려진 가장 밝은 행성이며 우주에서 가장 큰 “거울”로 알려져 있습니다.

거울 행성은 19시간 만에 별의 궤도를 돌지만, 별에서 멀리 떨어져 있어도 세계는 뜨겁게 달아오를 수 있습니다. 태양으로부터 명왕성보다 더 멀리 떨어진 별 두 개를 공전하는 VHS 1256 b라는 수수께끼의 행성이 있습니다. 이것이 행성인지, 갈색 왜성인지는 확실하지 않습니다. 이 별은 중심부에서 핵융합을 시작할 만큼 질량이 크지 않았습니다. 하지만 이 별은 뜨겁고 목성 질량의 약 12~16배에 달하는 질량을 가지고 있습니다.

대기 위 830°C(1,500°F)의 온도, 우리와의 거리(40광년), 별과의 거리로 인해 제임스 웹 우주 망원경이 연구하기에 이상적인 후보입니다. 망원경은 세계 대기의 일산화탄소, 이산화탄소, 물, 메탄을 보았습니다. 그러나 가장 특이한 점은 실리카 철수입니다. VHS 1256 b가 22시간마다 회전하면서 모래 같은 물질이 혼합됩니다.

이 세계가 행성인지, 실패한 별인지는 단순한 의미론이 아니다. 행성은 아래에서 위로 형성되며, 별을 둘러싼 원반의 자갈이 쌓이고 성장하여 행성을 형성합니다. 대신, 갈색 왜성은 아래에서 위로 형성되고, 가스 구름은 부서지며, 중력에 의해 이들을 끌어당겨 행성 크기의 몸체를 형성합니다. 가장 큰 행성 크기와 가장 작은 갈색 왜성에 대해 임의의 값이 있었지만 제임스 웹 우주 망원경은 그 구분이 임의적일 뿐만 아니라 작동하지 않음을 보여줍니다.

목성질량의 3~4배에 달하는 갈색왜성이 발견됐다. 가장 작은 크기는 지금까지 확인되었으며 이상적인 조건에서 형성될 수 있는 가장 작은 크기에 대해 대략적으로 고려되는 한계입니다. 페르세우스 별 형성 지역에서 발견되었습니다.

그러나 일부 관측에 따르면 오리온 성운의 자유 부유 행성은 목성보다 질량이 약 60% 더 작습니다. 그들은 쌍으로 되어 있으므로 JuMBO 또는 목성 질량 이진 개체라고 합니다. 연구자들은 그들이 행성처럼 형성되었다고 생각하지 않고 나중에 방출되었습니다. 어떻게 든 별처럼 형성되었습니다.

“원반에서 상호작용이 있었다면 아마도 그 행성 중 하나를 제거할 수 있었을 것입니다. 따라서 오리온과 같은 지역에는 원래 원반에서 형성되었던 일종의 자유롭게 떠다니는 행성이 있어야 한다고 생각됩니다.” 이전에 IFLScience였던 ESA 과학 및 탐사 고문인 Mark McCaughrian 박사는 말했습니다.

“진짜 문제는 그 중 40마리 정도가 짝을 이루고 있다는 겁니다. 짝을 이루고 있습니다. 그럼 이렇게 폭력적인 사건에 나가면 함께 붙어 있는 두 마리를 어떻게 쫓아내나요? 제 말은, 저는 관찰자입니다. : 그것이 바로 제가 하려는 일입니다. 이론가들을 위해 문제를 분석해 보세요!”

이론가들의 상황은 다양한 방식으로 분석되며, 이는 모델을 개선하기 위해 더 많은 관측치를 얻기 위해 관측소를 개선하는 것이 중요함을 보여줍니다. 제임스 웹 우주 망원경은 암석 행성의 구성 요소가 더 뜨거운 별을 둘러싼 혹독한 환경에서 살아남을 수 있음을 보여 주었고, 지구 크기의 다른 세계가 존재할 수 있는 길을 열었습니다.

관찰에 따르면 항성계 내부는 완전히 건조되지는 않지만 약간의 물을 보유하고 있는 것으로 나타났습니다. 이것은 행성계 PDS 70에서 나타났습니다. 따라서 우리와 같은 바위가 많은 세계는 물과 잠재적인 생명의 구성 요소를 가져올 때 혜성의 자비에 좌우되는 것이 아닙니다. 올해 초, 지구와 유사한 행성에서 처음으로 잠정적으로 물이 발견되었습니다. 그러나 연구자들은 물 방출이 별에서 나오는지 여부를 아직 100% 확신하지 못합니다.

하지만 잠시 PDS 70으로 돌아가 보겠습니다. 왜냐하면 우리는 암석 행성이 형성될 수 있는 물 밖에서 이 시스템이 얼마나 이상한지 이해해야 하기 때문입니다. 이 시스템에는 천왕성이 태양으로부터 더 먼 거리에서 별로부터 공전하는 것으로 확인된 두 개의 거대 행성이 있지만, 둘 중 가장 안쪽 행성에는 같은 궤도에 다른 무언가가 형성되고 있습니다. 아마도 세 번째 행성일 것입니다. 궤도에 무언가가 있다는 것은 확실하지만 완전한 행성인지는 아직 확실하지 않습니다. 그러나 궤도에 도달할 수 있어 동일 평면에 있는 행성의 첫 번째 가능한 예를 제공합니다.

그리고 이상한 궤도 구성에 대해 생각해 보면 2023년의 왕관은 별 HD 110067을 공전하는 6개의 행성이 차지하게 될 것입니다. 원래 NASA의 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 발견한 Khufu는 이 6개의 행성이 공명을 가지고 있음을 밝혔습니다. 이것은 행성들이 큰 춤을 추고 있다는 것을 의미하며, 이 패턴은 정수로 반복됩니다. 예를 들어, 가장 안쪽 행성은 두 번째로 가까운 행성이 두 번 회전할 때마다 자신의 별을 중심으로 세 번 회전합니다.

알려진 모든 시스템의 약 1%가 고리를 갖고 있는 것으로 생각되지만, 이는 지금까지 가장 밝아서 향후 관측을 위한 훌륭한 후보가 됩니다. 그런데 정말 이상한 것은 정권의 시대다. 공명은 모든 행성계의 출발점으로 여겨지지만 별의 통과, 충돌, 거대 행성의 충돌로 인해 빠르게 사라집니다. 그러나 이 시스템은 40억년 동안 이렇습니다.

이러한 발견은 행성계에 대한 우리의 정의와 이해를 확장하고, “불가능한” 세계가 실제로 매우 흔할 수 있음을 알려줍니다.