외계 행성에 대한 연구는 최근 몇 년 동안 실제로 폭발했습니다. 현재 천문학 자들은 태양계를 넘어 4,104 개의 행성의 존재를 확인할 수 있었고, 또 다른 4900 명이 확인을 기다리고 있습니다. 이 많은 행성들에 대한 연구는 우리 우주에서 가능한 행성의 범위에 관한 것들을 밝히고 우리에게 태양계에 유사체가없는 많은 것들이 있다고 가르쳤다.
예를 들어 허블 우주 망원경천문학 자들은“슈퍼 퍼프”행성으로 알려진 새로운 종류의 외계 행성에 대해 더 많이 배웠다. 이 등급의 행성은 본질적으로 목성과 크기는 비슷하지만 지구보다 몇 배 더 큰 질량을 가진 젊은 가스 거인입니다. 이로 인해 분위기가 솜사탕 밀도로되어있어 즐거운 별명입니다!
이 행성의 유일하게 알려진 예는 키그 너스 별자리에서 약 2,615 광년 떨어져있는 젊고 태양 같은 별인 케플러 51 시스템에 있습니다. 이 시스템 내에서 3 개의 외계 행성이 확인되었으며 (Kepler-51 b, c 및 d) 케플러 우주 망원경 그러나이 행성들의 밀도가 확인 된 것은 2014 년이 되어서야 놀라운 일이되었습니다.
이 가스 거인은 수소와 헬륨으로 구성되고 목성과 크기가 비슷한 대기를 가지고 있지만 질량면에서 약 백 배 더 가볍습니다. 대기가 자신의 방식대로 팽창하는 방법과 이유는 수수께끼로 남아 있지만, 대기의 특성으로 인해 수퍼 퍼프 행성이 대기 분석의 주요 후보가된다는 사실이 여전히 남아 있습니다.
이것이 바로 볼더 콜로라도 대학의 천문 물리 및 우주 천문학 센터 (CASA)의 Jessica Libby-Roberts가 이끄는 국제 천문학 자 팀이 추구 한 바이다. 의 데이터 사용 허블Libby-Roberts와 그녀의 팀은 Kepler-51 b 및 d의 대기에서 얻은 스펙트럼을 분석하여 어떤 성분 (물 포함)이 있는지 확인했습니다.
이 행성들이 그들의 별 앞에서 지나갔을 때, 그들의 대기에 흡수 된 빛은 적외선 파장에서 조사되었습니다. 놀랍게도, 그들은 두 행성의 스펙트럼에 아무런 화학적 증거가 없다는 것을 발견했습니다. 이것은 대기 중에 소금 결정 또는 광화학 연무의 구름이 존재했기 때문입니다.
따라서이 팀은 컴퓨터 시뮬레이션 및 기타 도구를 사용하여 Kepler-51 행성이 대부분 수소와 헬륨이며 이론적으로는 메탄으로 구성된 두꺼운 안개로 덮여 있다고 이론화했습니다. 이것은 주로 질소 대기권이 표면을 가리는 메탄 가스 구름을 포함하는 타이탄의 대기 (토성의 가장 큰 달)에서 일어나는 것과 유사합니다.
Libby-Roberts는“이것은 전혀 예상치 못한 일이었습니다. “우리는 큰 수분 흡수 기능을 관찰 할 계획 이었지만 그 기능은 없었습니다. 우리는 흐려졌다!” 그러나이 구름들은 케플러 -51b와 d가 천문학 자들이 관찰 한 다른 저 질량, 가스가 풍부한 외계 행성들과 어떻게 비교되는지에 대한 귀중한 통찰력을 팀에 제공했다. Libby-Roberts는 CU Boulder 보도문에서 다음과 같이 설명했습니다.
“우리는 이들이 밀도가 낮다는 것을 알고있었습니다. 그러나 목성 크기의 솜사탕을 상상할 때는 밀도가 매우 낮습니다. 여기에서 무슨 일이 일어나고 있는지 생각해 보자. 우리는 물을 찾을 것으로 예상했지만 어떤 분자의 흔적도 관찰 할 수 없었습니다.”
팀은 또한 타이밍 효과를 측정하여이 행성의 크기와 질량을 더 잘 구속 할 수있었습니다. 모든 시스템에서, 행성의 질량을 유도하는 데 사용될 수있는 중력 풀로 인해 행성의 궤도주기에서 약간의 변화가 발생합니다. 팀의 결과는 Kepler-51 b에 대한 이전 추정치와 동의 한 반면 Kepler-51 d에 대한 추정치는 이전에 생각했던 것보다 약간 덜 큽니다 (일명 puffier).
팀은 또한 두 개의 슈퍼 퍼프의 스펙트럼을 다른 행성의 스펙트럼과 비교하여 구름 / 안개 형성이 행성의 온도와 관련되어 있음을 나타내는 결과를 얻었습니다. 이것은 지구가 더 시원할수록 더 흐려질 것이라는 가설을지지한다. 이것은 최근의 외계 행성 발견 덕분에 천문학 자들이 숙고하고있는 것이다.
마지막으로, 팀은 Kepler-51 b와 d가 가스를 빠르게 잃는 것으로 나타났습니다. 실제로이 연구팀은 이전의 행성 (부모 별에 가장 가까운 행성)이 매초 수 천억 톤의 물질을 우주에 쏟아 붓고있는 것으로 추정하고있다. 이 추세가 계속된다면, 행성은 향후 수십억 년 동안 상당히 줄어들 것이며 미니 해왕성이 될 수 있습니다.
이와 관련하여, 이것은 외계 행성이 그렇게 드물지 않다는 것을 암시하며, 미니 해왕성이 매우 흔하게 보인다. 또한 슈퍼 퍼프 행성의 저밀도는 시스템의 나이에 기인한다고 제안합니다. 태양계의 수명은 약 46 억 년 이었지만 Kepler-51은 약 5 억 년 전이었습니다.
이 팀이 사용하는 행성 모델은 행성이 케플러 -51의 서리 선 (휘발성 요소가 얼어 붙는 경계)을 넘어서 내부로 이동했을 가능성이 있음을 나타냅니다. 케플러 -51b와 d는 홀 볼볼이 아니라 천문학 자들이 개발 초기 단계에서 우리 우주에서 가장 흔한 유형의 행성 중 하나를 본 최초의 예일 수 있습니다.
Zach Berta-Thompson (APS 조교수이자 새로운 연구의 공동 저자)이 설명했듯이 Kepler-51은 초기 행성 진화 이론을 테스트하는“고유 한 실험실”이되었습니다.
“이것은 일반적으로 외계 행성이 멋진 점을 보여주는 극단적 인 예입니다. 그들은 우리와는 매우 다른 세계를 연구 할 수있는 기회를 제공하지만, 우리 태양계의 행성들을 더 큰 맥락에 배치합니다.”
앞으로는 다음과 같은 차세대 계측기 배포 제임스 웹 우주 망원경 (JWST)는 천문학 자들이 케플러 -51 행성과 다른 수퍼 퍼프의 대기를 조사하는 데 도움을 줄 것입니다. 더 긴 적외선 파장에 대한 JWST의 민감성 덕분에 우리는 짙은 구름을 통해 아직 "면 사탕"행성이 실제로 어떻게 구성되어 있는지 확인할 수 있습니다.
또한 존경하는 모자의 또 다른 깃털입니다. 허블, 1990 년 5 월부터 지금까지 약 30 년 동안 지속적으로 운영되어 왔으며 우주의 미스터리에 계속 빛을 비추고 있습니다! 아직까지 후속 조사의 대상이 될 것임을 여전히 발견하고있는 것이 적합하다. 제임스 웹영적 후계자.
팀의 연구를 자세히 설명하는 연구는 최근 온라인에 나타 났으며 천체 물리 저널.
