천문학 자들은 끊임없이 하늘을 조사하여 예상치 못한 결과를 얻습니다. 그들은 과거의 지혜를 대체 할 수있는 새로운 아이디어를 기꺼이 받아들입니다.
그러나 규칙에는 예외가 있습니다 : Earth 2.0에 대한 검색. 여기서 우리는 예상치 못한 예상치를 찾고 싶지 않습니다. 우리는 우리와 비슷한 행성을 찾고 싶어합니다. 우리는 거의 그것을 집이라고 부를 수 있습니다.
우리는이 행성들을 아름답고 상세하게 묘사 할 수는 없지만 아름다운 녹색 식물과 문명이있는 수계 세계인지 알 수는 없지만 간접적 인 방법을 사용하여 비슷한 질량과 지구에 반경.
하나의 문제가있다 : 외계 행성의 질량을 측정하는 현재의 기술은 제한적이다. 지금까지 천문학 자들은 행성 대 질량 질량비를 도출하기 위해 방사성 속도 (별의 궤도에서 중력에 의해 잡아 당겨지는 별의 궤도에서 작은 흔들림)를 측정합니다.
그러나 대부분의 외계 행성은 행성이 호스트 스타 앞에서 지나갈 때 빛이 내리는 이동 신호를 통해 감지된다는 점을 감안할 때이 방법만으로 질량을 측정 할 수 있다면 좋지 않을까요? MIT의 천문학 자들은 방법을 찾았습니다.
대학원생 Julien de Wit와 MacArthur Fellow Sara Seager는 외계 행성의 통과 신호 만 사용하여 질량을 결정하는 새로운 기술을 개발했습니다. 행성이 통과 할 때 별의 빛은 행성 대기의 얇은 층을 통과하여 별의 빛의 특정 파장을 흡수합니다. 별빛이 지구에 도달하면 대기 성분의 화학 지문이 각인됩니다.
소위 투과 스펙트럼을 통해 천문학 자들은이 외계 세계의 대기를 연구 할 수 있습니다.
그러나 핵심은 더 큰 행성이 더 두꺼운 대기를 유지할 수 있다는 것입니다. 이론적으로 행성의 질량은 대기 또는 투과 스펙트럼만으로 측정 할 수 있습니다.
물론 일대일 상관 관계가 없거나 오래 전에 이것을 알아 냈을 것입니다. 대기의 정도는 온도와 분자의 무게에 달려 있습니다. 수소는 너무 가벼워서 산소보다 대기에서 쉽게 빠져 나옵니다.
그래서 Wit는 대기의 압력이 감소하는 수직 거리 인 축척 높이를 나타내는 표준 방정식으로 작업했습니다. 압력이 떨어지는 정도는 지구의 온도, 지구의 중력 (일명 질량) 및 대기 밀도에 따라 다릅니다.
기본 대수에 따르면,이 세 가지 매개 변수 중 하나를 알면 네 번째 문제를 해결할 수 있습니다. 따라서 지구의 중력 또는 질량은 대기 온도, 압력 프로파일 및 밀도 (투과 스펙트럼에서만 얻을 수있는 매개 변수)에서 파생 될 수 있습니다.
De Wit와 Seager는 이론적 연구를 통해 이미 잘 알려진 질량을 가진 뜨거운 목성 HD 189733b를 사례 연구로 사용했습니다. 그들의 계산은 방사형 속도 측정에 의해 얻은 것과 동일한 질량 측정 (목성 질량의 1.15 배)을 보여 주었다.
이 새로운 기술은 대중 교통 데이터만으로 외계 행성의 질량을 특성화 할 수 있습니다. 뜨거운 목성은 새로운 기술의 주요 목표로 남아 있지만 de Wit와 Seager는 가까운 미래에 지구와 같은 행성을 묘사하는 것을 목표로합니다. 2018 년에 예정된 제임스 웹 우주 망원경 (James Webb Space Telescope)이 출시되면서 천문학 자들은 훨씬 작은 세계의 질량을 얻을 수있을 것입니다.
이 논문은 사이언스 매거진 (Science Magazine)에 게재되었으며 이제 훨씬 더 긴 형식으로 다운로드 할 수 있습니다.
