2017 년 2 월 NASA 과학자들은 TRAPPIST-1 스타 시스템 내에 7 개의 지상 (즉, 바위 같은) 행성이 있다고 발표했습니다. 그 이후로이 시스템은 이들 행성 중 어느 것이 거주 가능할 수 있는지를 결정하기위한 강력한 연구의 초점이었습니다. 동시에 천문학 자들은 모든 시스템의 행성이 실제로 설명되는지 궁금해하고 있습니다.
예를 들어, 바위 같은 행성 (예를 들어, 우리와 같은)을 가진 다른 많은 시스템들이 그러 하듯이이 시스템이 가스 거인을 바깥에 숨어있을 수 있습니까? 그것은 카네기 과학 연구소의 연구자들이 이끄는 과학자 팀이 최근 연구에서 다루고 자하는 질문이었습니다. 그들의 발견에 따르면, TRAPPIST-1은 7 개의 바위 같은 행성들보다 훨씬 더 먼 거리에서 가스 거인들에 의해 궤도를 돌고 있을지도 모른다.
"TRAPIST-1 행성계에서 장기 가스 거대 행성의 질량에 대한 천문학적 제약"이라는 제목의 연구는 최근에 천문 저널. 연구에서 알 수 있듯이 팀은 칠레의 라스 캄파 나스 천문대 (Las Campanas Observatory)에서 du Pont 망원경을 사용하여 5 년 동안 (2011 년부터 2016 년까지) TRAPPIST-1의 후속 관찰에 의존했습니다.
이러한 관찰을 통해 TRAPPIST-1이 이전에 감지되지 않은 가스 거인이 시스템의 외부 범위 내에서 선회 할 수 있는지 확인하려고했습니다. 카네기 연구소의 지구 자기학과 천체 물리학 자이자 행성 과학자 인 Alan Boss 박사는 카네기 언론 보도에서 다음과 같이 설명했다.
“지구 크기의 행성들과 슈퍼-아르 트를 포함하는 다른 많은 별 시스템들도 적어도 하나의 가스 거인의 본거지입니다. 따라서이 7 개의 행성에 더 긴주기의 궤도를 가진 거대한 가스 형제가 있는지 묻는 것이 중요한 질문입니다.”
수년 동안 Boss는 연구 공동 저자 인 Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson 등의 외계 행성 사냥 조사를 수행했습니다. – Carnegie Astrometric Planet Search라고합니다. 이 설문 조사는 Du Pont Telecope의 장비 인 카네기 천문학 행성 검색 카메라 (CAPSCam)를 사용하여 천체 측정법을 사용하여 외계 행성을 검색합니다.
외계 행성 사냥의이 간접적 방법은 시스템의 질량 중심 (일명 barycenter)을 중심으로이 별의 흔들림을 측정하여 별 주위 행성의 존재를 결정합니다. Boss와 그의 동료들은 CAPSCam을 사용하여 수년간 TRAPPIST-1을 관찰하여 시스템에서 잠재적 인 가스 거인의 질량 상한을 결정했습니다.
이것으로부터 그들은 최대 4.6 명의 목성 질량을 가진 행성들이 1 년의 주기로 별을 공전 할 수 있다고 결론 지었다. 또한, 목성 질량이 1.6 배 이하인 행성은 5 년 주기로 별을 공전 할 수 있음을 발견했습니다. 다시 말해서, TRAPPIST-1은 태양계의 화성 궤도를 넘어서 긴 기간의 가스 거인이 존재하는 것과 같은 방식으로, 외부 도달 궤도를 도는 긴 기간의 거대 가스 거인이있을 수 있습니다.
사실이라면,이 거대한 행성의 존재는 태양계의 가스 거인 형성에 관한 지속적인 논쟁을 해결할 수 있습니다. 태양계의 형성 (즉, 성운 가설)에 대해 가장 널리 받아 들여진 이론에 따르면, 태양과 행성은 가스와 먼지의 성운에서 태어났습니다. 이 구름이 중심에서 중력 붕괴를 겪고 태양을 형성 한 후 남은 먼지와 가스가 주변의 디스크로 평평 해졌습니다.
지구와 다른 지구 행성들 (Mercury, Venus, Mars)은 규산염 광물과 금속의 축적으로 태양에 더 가깝게 형성되었습니다. 가스 거인에 관해서는, 그들이 어떻게 형성했는지에 대한 경쟁 이론이 있습니다. 코어 가속 이론으로 알려진 하나의 시나리오에서, 가스 거인은 또한 주위 가스의 포위를 끌어 들이기에 충분히 커진 고체 물질 (고체 코어를 형성 함)로부터 축적하기 시작했다.
디스크 불안정성 이론 (Disk Instability Theory)으로 알려진 경쟁 설명은 가스와 먼지의 디스크가 나선 암 형성 (은하와 유사)을 형성했을 때 형성되었다고 주장한다. 그런 다음이 무기들은 질량과 밀도가 증가하기 시작하여 덩어리가 형성되어 빠르게 결합하여 베이비 가스 거인을 형성했습니다. Boss와 그의 동료들은 계산 모델을 사용하여 가스 거인이 TRAPPIST-1과 같은 저 질량 별 주위에 형성 될 수 있는지 확인하기 위해 두 이론을 모두 고려했습니다.
코어 어 커션 (Core Accretion)이 예상되지 않았지만 디스크 불안정성 이론 (Disk Instability Theory)은 가스 거인이 TRAPPIST-1과 다른 저 질량 붉은 왜성 주위에 형성 될 수 있다고 지적했다. 이와 같이,이 연구는 이미 바위 행성을 가진 것으로 알려진 붉은 왜성 별 시스템에서 가스 거인의 존재에 대한 이론적 틀을 제공한다. 바위 같은 행성의 뾰족한 부분이 늦게 붉은 왜성 주위를 돌고 있다는 것을 알았을 때 이것은 외계 행성 사냥꾼들에게 확실히 고무적인 소식입니다.
TRAPPIST-1 외에도, 태양계에 가장 가까운 외계 행성 (Proxima b)과 LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b 및 Gliese 682c가 포함됩니다. 그러나 보스가 지적했듯이,이 연구는 아직 초기 단계에 있으며, 결론을 내리기 전에 훨씬 더 많은 연구와 토론이 필요합니다. 다행히도 이와 같은 연구는 그러한 연구와 토론의 문을 여는 데 도움이됩니다.
보스는“TRAPIST-1 주변의 장기 궤도에서 발견 된 거대한 가스 행성은 핵심적인 누적 이론에 도전 할 수 있지만 반드시 디스크 불안정성 이론은 아닙니다. "여기서 우리가 연구 한 더 긴주기의 궤도와 7 개의 알려진 TRAPPIST-1 행성의 아주 짧은 궤도 사이에 추가 조사를위한 많은 공간이 있습니다."
보스와 그의 팀은 또한 CAPSCam을 통한 지속적인 관측과 데이터 분석 파이프 라인의 추가 개선이 장기 행성을 탐지하거나 질량 제한에 더 엄격한 제약을 가할 것이라고 주장했다. 물론 제임스 웹 우주 망원경 (James Webb Space Telescope)과 같은 차세대 적외선 망원경을 배치하면 붉은 왜성 주위의 가스 거인을 사냥하는 데 도움이 될 것입니다.
