우리는 태양계와 같은 것을 찾지 못했습니다. 우주의 괴짜인가? : 사이언스얼러트

역사적 발견 이후 1992년 우리 태양계 밖의 별을 공전하는 두 개의 행성그리고 수천 개의 새로운 세계 그들은 빠르게 성장하는 “외계 행성” 목록에 추가되었습니다. 은하수에서.

우리는 이것으로부터 많은 것을 배웠습니다. 외계 별을 공전하는 외계 세계의 방대한 카탈로그. 그러나 아픈 엄지 손가락처럼 튀어 나오는 작은 세부 사항이 하나 있습니다. 우리는 우리 자신의 태양계와 같은 다른 것을 찾지 못했습니다.

이로 인해 일부 사람들은 우리의 부모 별과 그 가슴이 어떤 면에서 이상치일 수 있다고 결론을 내렸습니다. 아마도 그러한 종류의 유일한 행성계일 것입니다.

더 나아가 이것은 삶 자체가 변칙적이라는 것을 의미할 수 있습니다. 지구와 자체 재생산 화학 지각을 형성한 조건은 복제하기 어렵습니다.

수치만 보면 전망이 어둡다. 우리가 지금까지 확인한 가장 많은 외계 행성은 생명체에 도움이 되지 않는 유형입니다. 거인과 하위 행성, 가스 및 아마도 얼음 종류입니다.

지금까지 우리가 본 대부분의 외계 행성은 그들의 별을 거의 껴안고 매우 가깝게 궤도를 돌고 있습니다. 지글 지글 온도가 알려진 거주 가능 범위보다 훨씬 높을 정도로 가깝습니다.

검색을 계속하면 통계가 균형을 이루고 우리 자신의 뒷마당을 상기시키는 더 많은 장소를 보게 될 것입니다. 그러나 문제는 단순히 숫자를 보는 것보다 훨씬 더 복잡합니다. 외계 행성 과학은 우리 기술의 능력에 의해 제한됩니다. 그 이상으로 다양한 외계 세계에 대한 우리의 인상은 우리의 상상력을 제한할 위험이 있습니다.

은하수와 그 너머에 실제로 존재하는 것은 우리가 실제로 보는 것과 매우 다를 수 있습니다.

기대와 그것을 저지하는 방법

외계 행성 과학은 처음부터 기대를 뒤엎는 역사를 가지고 있습니다.

“당신이 어렸을 때 자란 세계로 돌아가면 우리는 하나의 행성계만 알 수 있습니다.” University of Southern Queensland의 행성 과학자 Jonty Horner는 ScienceAlert에 말했습니다.

그래서 모든 행성계가 이와 같을 것이라는 암묵적인 가정, 때로는 명시적인 가정이었습니다. 알다시피, 매우 작은 별 근처에는 암석 행성이 있고 매우 큰 별에서 먼 거리에는 가스 거인이 있습니다. 그리고 그것이 행성계가 될 것입니다.”

이 때문에 과학자들은 우리 태양과 같은 주계열성을 공전하는 외계 행성을 식별하는 데 시간이 걸렸습니다. 다른 태양계가 우리 태양계와 유사하다고 가정하면, 우리의 가스 거인이 궤도를 완성하는 데 몇 년이 걸리는 것처럼 별을 잡아당기는 무거운 행성의 숨길 수 없는 징후를 발견하는 데 몇 년이 걸릴 것입니다.

단일 측정의 오랜 기간을 기준으로 볼 때, 주계열에서 동료 태양계를 결정적으로 조사하기 위해 상대적으로 짧은 관측 역사의 많은 별을 샅샅이 뒤지는 것은 가치가 없는 것 같습니다.

그들이 마침내 보았을 때 그것은 그들이 찾은 외계 행성은 그것과 다를 바 없다 그들은 무엇을 기대하고 있었습니까? 가스 거인 질량은 절반(부피는 2배) 목성 그것은 모항성과 매우 가깝게 공전하며 1년 주기는 4.2일이며 대기는 약 섭씨 1,000도(화씨 1,800도)의 온도에서 타오릅니다.

그 이후로 우리는 이 “뜨거운 목성” 유형의 행성이 전혀 이국적이지 않다는 것을 알게 되었습니다. 오히려 비교적 흔한 것 같습니다.

우리는 이제 우리의 고향 시스템에서 보는 것보다 은하계에 훨씬 더 많은 다양성이 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 우리가 현재 감지할 수 있는 것이 은하수가 제공하는 전부라고 가정하지 않는 것이 중요합니다. 우리 태양계와 같은 것이 있다면 우리의 탐지 능력을 넘어설 가능성이 매우 높습니다.

“우리가 태양계와 같은 것을 찾는 것은 매우 어렵습니다. 그들은 현재 기술적으로 우리를 약간 초월합니다.”라고 Horner는 말합니다.

“우리가 지금까지 수행한 어떤 조사에서도 지구형 행성이 포착될 가능성은 거의 없습니다. 지구형 행성을 찾을 가능성은 거의 없습니다. 수은그리고 금성지구와 화성 태양과 같은 별 주위.

행성은 어떻게 찾나요?

확실히 합시다: 스타일 놀랍도록 똑똑한 외계 행성을 감지하는 데 사용합니다. 현재 외계 행성 발견 키트에는 이동 방법과 방사 속도 방법의 두 가지 작업 단위가 있습니다.

어느 쪽이든 별빛의 매우 미묘한 변화에 민감한 망원경이 필요합니다. 그러나 각 사람이 찾고 있는 신호는 매우 다를 수 있습니다.

통과 방법의 경우 별을 오랜 시간 동안 시야에 고정할 수 있는 망원경이 필요합니다. 그렇기 때문에 NASA의 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)와 같은 장비는 하늘의 일부를 잠글 수 있는 강력한 힘입니다. 27일 이상 지구의 자전에 의해 방해받지 않고.

침략 천문학 gif 한 번에 하나의 외계 행성! 이번에는 외계 행성을 발견하는 이동 방법을 보여주는 애니메이션과 함께 pic.twitter.com/2ZHv24DRTH

– Alyssa Ubertas(패러디)(AstroAlysa) 2021년 9월 1일

이러한 유형의 망원경의 목표는 태양 광선의 일부를 차단하는 작은 구름처럼 외계 행성이 우리와 모항성 사이를 통과할 때 통과 신호를 식별하는 것입니다. 이러한 빛의 감소는 상상할 수 있듯이 작습니다. 외계 행성의 존재를 확실하게 추론하기에는 한 번의 섬광만으로는 충분하지 않습니다. 별의 빛을 어둡게 할 수 있는 많은 것들이 있으며, 그 중 다수는 일회성 이벤트입니다. 다중 이동, 특히 규칙적인 주기성을 보이는 이동은 최적의 표준으로 간주됩니다.

따라서 더 짧은 궤도 주기에 위치한 더 큰 외계 행성, 즉 수성이 태양보다 별에 더 가깝습니다(일부는 지구에서 1주 미만의 궤도에서 훨씬 더 가깝습니다).

놓친 경우를 대비하여 방사 속도 방법을 통해 외계 행성을 감지하는 방법을 보여주는 내 gif를 이제 다크 모드에서 사용할 수 있습니다! pic.twitter.com/P4yvXQVSUt

– Alyssa Ubertas(패러디)(AstroAlysa) 2022년 8월 15일

시선속도법은 외계 행성이 궤도를 진동할 때 중력에 의해 발생하는 별의 진동을 감지합니다. 보시다시피 행성계는 실제로 별 주위를 돌지 않고 조화롭게 섞이면서 춤을 춥니다. 별과 행성은 무게 중심으로 알려진 공통 무게 중심을 중심으로 회전합니다. 태양계를 위해이것은 주로 태양의 영향으로 인해 태양 표면에 매우 가깝거나 태양 밖에 있는 지점입니다. 목성어느 두 번 이상 남아있는 모든 행성의 질량을 합한 것입니다.

통과 플래시 이벤트와 달리 별의 위치 이동은 지속적인 모니터링이 필요하지 않은 지속적인 변화입니다. 바리온 중심을 공전하는 멀리 떨어진 별들의 움직임을 감지할 수 있습니다. 빛을 바꾼다 도플러 효과라는 것이 있기 때문입니다.

별이 우리를 향해 이동함에 따라 우리 방향으로 들어오는 광파는 스펙트럼의 더 푸른 쪽을 향해 약간 압축됩니다. 멀어지면 파도가 빨간색 끝쪽으로 확장됩니다. 별빛의 규칙적인 “흔들림”은 궤도 동반자의 존재를 나타냅니다.

다시 말하지만, 데이터는 궤도가 짧고 별에 더 가까운 중력 영향이 더 큰 큰 행성을 선호하는 경향이 있습니다.

이 두 가지 주목할만한 방법 외에도 때때로 외계 행성이 별을 공전할 때 직접 이미지를 찍는 것이 가능합니다. 하기가 매우 어렵지만 더 흔해질 수 있습니다. JWST 시대에.

영국 워릭 대학의 천문학자 다니엘 베일리스에 따르면, 이 접근법은 거의 반대되는 클래스를 드러낼 것입니다. 외계 행성에서 짧은 궤도의 다양성까지. 부모 별의 눈부심에 압도되지 않고 외계 행성을 보려면 두 물체가 매우 넓게 떨어져 있어야 합니다. 이것은 직접 이미징 방법이 상대적으로 긴 궤도에 있는 행성을 선호한다는 것을 의미합니다.

그러나 더 큰 외계 행성은 분명한 이유로 이 방법을 통해 여전히 쉽게 발견할 수 있습니다.

“각 감지 방법에는 고유한 편향이 있습니다.”라고 Bayliss는 설명합니다.

그는 태양 주위에 1년 길이의 고리가 있는 지구가 서로 다른 탐지 기술이 선호하는 궤도의 두 끝 사이에 있기 때문에 “1년 궤도를 가진 행성을 찾는 것은 여전히 ​​매우 어렵다”고 덧붙였습니다.

거기에 무엇이 있습니까?

지금까지, 가장 많은 그룹 외행성 중에는 태양계에도 나타나지 않는 등급이 있습니다. 이것은 마이너 해왕성 – 해왕성보다 작고 지구보다 큰 가스로 덮인 외계 행성입니다.

대부분의 확인된 외계 행성은 지구보다 훨씬 짧은 궤도에 있습니다. 실제로 그들 중 절반 이상이 20일 미만의 궤도를 가지고 있습니다.

우리는 태양과 같이 단일 별을 공전하는 대부분의 외계 행성을 발견했습니다. 멀티스타 시스템에서는 10% 미만입니다. m 후은하수에 있는 대부분의 별은 여러 별 시스템의 구성원이며, 파트너쉽에서 80%가 적어도 하나의 다른 별을 공전하는 것으로 추정됩니다.

잠시 생각해 보십시오. 이것은 외계 행성이 단일 별 주변에서 더 흔하다는 것을 의미합니까? 아니면 여러 별 주변의 외계 행성이 감지하기 더 어렵다는 것을 의미합니까? 둘 이상의 광원이 존재하면 우리가 외계 행성에서 감지하려는 매우 유사한(그러나 훨씬 더 작은) 신호를 왜곡하거나 가릴 수 있지만 다중 별 시스템이 어떤 식으로든 행성 형성을 복잡하게 만드는 이유가 될 수도 있습니다.

그리고 그것은 우리를 다시 집으로, 우리 자신의 태양계로 데려옵니다. 우리가 찾은 모든 맥락에서 집이 이상하게 들리지만 전혀 드문 일이 아닐 수도 있습니다.

Bayliss는 “실제로 우리 태양계에서 누락된 매우 일반적인 유형의 행성이 있다고 말하는 것이 타당하다고 생각합니다.”라고 말합니다.

“지구와 약간 비슷하지만 반경이 두 배인 초행성, 그리고 우리에게는 그런 것이 없습니다. 우리에게는 이 작은 해왕성이 없습니다. 그래서 우리가 알지 못하는 매우 흔한 행성이 있다고 말하는 것이 타당하다고 생각합니다. 우리 태양계에서는 볼 수 없습니다.

“이제 그것이 우리 태양계를 희소하게 만들든 그렇지 않든, 나는 그렇게 멀리 가지 않을 것 같습니다. 우리가 본 적이 없는 태양계 유형의 행성을 많이 가진 다른 많은 별이 있을 수 있기 때문입니다. 아직.”

알아보려고

최초의 외계 행성은 불과 30년 전에 발견되었으며 A 궤도를 돌고 있습니다. 펄서, 우리와 완전히 다른 별. 그 이후로 기술은 눈에 띄지 않게 향상되었습니다. 이제 과학자들은 무엇을 찾아야 하는지 알았으므로 더 다양한 별 주변에서 그것을 찾는 더 나은 방법을 고안할 수 있습니다.

그리고 기술이 발전함에 따라 점점 더 작은 세상을 찾는 능력도 발전합니다.

이것은 외계 행성 과학이 현재 우리의 관점에서 숨겨진 수천 개의 세계를 발견하기 직전에 있음을 의미합니다. Horner가 지적했듯이 천문학에는 큰 것보다 작은 것이 더 많습니다.

적색 왜성은 이에 대한 완벽한 예입니다. 그들은 은하수에서 가장 흔한 유형의 별이며 태양 질량의 약 절반까지 매우 작습니다. 너무 작고 희미해서 육안으로 볼 수 없지만 책임이 있습니다. 최대 75퍼센트 은하계의 모든 별들.

바로 지금 외계 행성을 통계적으로 이해하는 것과 관련하여 우리는 불완전한 정보로 작업하고 있습니다. 우리가 볼 수 없는 유형의 세계가 있기 때문입니다.

이것은 변할 수밖에 없습니다.

“20년 전으로 돌아가면 미니 해왕성이 가장 흔한 유형의 행성이라는 말을 들을 때 1990년대 초반의 말을 뒤돌아볼 때와 마찬가지로 회의적일 것 같은 잔소리 같은 느낌이 듭니다. 호너는 ScienceAlert에 이렇게 말했습니다.

“이제 내가 틀렸다는 것을 증명할 수 있습니다. 그것이 과학이 작동하는 방식입니다. 하지만 내 생각은 우리가 지구 크기 이하의 것을 발견할 수 있는 지점에 도달하면 지구 크기보다 더 많은 것을 발견할 수 있다는 것입니다. 해왕성만한 것보다 더 작습니다.” .”

그리고 아마도 우리는 별난 점과 경이로움을 모두 갖춘 우리의 변덕스러운 작은 행성계가 결국 우주에서 혼자가 아니라는 것을 알게 될 것입니다.