스바루 망원경과 일본의 천문대에 의한 보도 자료에서 :
도쿄 대학의 천문학 자와 일본 국립 천문대 (NAOJ)가 이끄는 연구팀은 태양계 외부의 외계 행성계에서는 경사 궤도가 드문 것이 아니라 일반적 일 수 있음을 발견했습니다. 별의 회전축 (별 회전축)과 외계 행성 HAT-P-11b 및 XO-4b의 행성 궤도 (평면 궤도 축) 사이의 각도를 측정하면 이러한 외계 행 궤도의 기울기가 크게 기울어 져 있음을 알 수 있습니다. 과학자들이 HAT-P-11과 같은 작은 행성의 각도를 측정 한 것은 이번이 처음입니다. b. 새로운 발견은 행성계의 궤도가 어떻게 진화했는지에 대한 다른 이론적 모델을 테스트하기위한 중요한 관측 지표를 제공합니다.
1995 년에 최초의 외계 행성이 발견 된 이후, 과학자들은 태양계 외부의 행성 인 500 개가 넘는 외계 행성을 발견했습니다. 거의 모든 행성이 거대한 행성입니다. 이 거대한 외계 행성의 대부분은 태양에서 멀리 떨어진 태양을 도는 목성과 같은 태양계의 거대한 행성 들과는 달리 호스트 별을 밀접하게 공전합니다. 받아 들여진 이론은이 거대한 행성들이 원래 별에서 멀리 떨어져있는 풍부한 행성 형성 물질로 형성된 다음 현재 가까운 위치로 이동했다고 제안합니다. 근접한 거대한 외계 행성을 설명하기 위해 다른 이주 과정이 제안되었다.
디스크-플래닛 상호 작용 모델은 행성과 원형 행성 디스크 사이의 상호 작용에 초점을 둔다. 때때로 원형 행성 디스크와 형성 행성 사이의 이러한 상호 작용으로 인해 행성이 중심 별쪽으로 떨어지게하는 힘이 생깁니다. 이 모델은 별의 회전축과 행성의 궤도 축이 서로 정렬 될 것으로 예측합니다.
행성-행성 상호 작용 모델은 거대한 행성들 사이의 상호 산란에 초점을 맞추었다. 원형 행성 디스크 내에서 2 개 이상의 거대한 행성을 생성하는 동안 여러 행성이 흩어지면 행성 산란에서 마이그레이션이 발생할 수 있습니다. 일부 행성은 시스템에서 흩어 지지만 가장 안쪽 행성은 중심 별에 매우 가까운 최종 궤도를 형성 할 수 있습니다. 또 다른 행성-행성 상호 작용 시나리오 인 코자이 (Kozai) 이주는 내면의 거대 행성과 시간이 지남에 동반자 별 또는 외곽의 거대 행성과 같은 다른 천체 사이의 장기 중력 상호 작용이 행성의 궤도를 변경하여 내부 행성을 더 가깝게 움직일 수 있다고 가정 중앙 별에. 행성 행성 산란과 Kozai 마이그레이션을 포함한 행성 행성 이동 상호 작용은 행성과 별 축 사이의 경사 궤도를 생성 할 수 있습니다.
전반적으로, 호스트 별의 회전축에 대한 근접 행성의 궤도 축의 기울기는 궤도 진화 이론이 중심이되는 이주 모델을지지하거나 반박하기위한 매우 중요한 관측 근거로 떠오른다. 도쿄 대학과 NAOJ의 천문학 자들이 이끄는 연구 그룹은 SUB-P-11과 XO-4라는 행성이있는 것으로 알려진 두 시스템에 대한 이러한 성향을 조사하는 데 Subaru 망원경으로 관찰에 집중했습니다. 이 그룹은 시스템의 Rossiter-McLaughlin (이하 RM) 효과를 측정하여 궤도 축이 호스트 스타의 회전 축에 대해 기울어진다는 증거를 발견했습니다.
RM 효과는 행성이 통과하는 동안 관측자의 시야에서 천체의 반경 방향 속도 또는 속도의 명백한 불규칙성을 나타냅니다. 방사형 속도 측정에서 일반적으로 대칭 인 스펙트럼 선과 달리 RM 효과가있는 선은 비대칭 패턴으로 벗어납니다 (그림 1 참조). 통과하는 동안 반경 방향 속도의 이러한 명백한 변화는 항성 회전축과 행성 궤도 축 사이의 하늘 투영 각도를 나타낸다. 스바루 망원경은 과학자들이 지금까지 약 35 개의 외계 행성 시스템을 조사한 RM 효과의 이전 발견에 참여했습니다.
2010 년 1 월, 도쿄 대학의 현재 천문학 자와 일본 천문대가 이끄는 연구팀은 스바루 망원경을 사용하여 Lynx 지역의 지구에서 960 광년 떨어진 행성 시스템 XO-4를 관찰했습니다. . 이 시스템의 행성은 목성보다 약 1.3 배 크고 원형 궤도는 4.13 일입니다. RM 효과의 탐지는 행성 XO-4 b의 궤도 축이 호스트 별의 회전 축으로 기울어 짐을 보여 주었다. 지금까지 Subaru Telescope만이이 시스템의 RM 효과를 측정했습니다.
2010 년 5 월과 7 월, 현재의 연구팀은 지구에서 130 광년 떨어져있는 별자리 Cygnus를 향한 HAT-P-11 외계 행성 시스템에 대한 표적 관측을 수행했습니다. 해왕성 크기의 행성 HAT-P-11 b는 4.89 일의 비 원형 (편심) 궤도에서 호스트 스타 궤도를 돌며 지금까지 발견 된 가장 작은 외계 행성 중 하나입니다. 이 연구가 끝날 때까지 과학자들은 거대 행성에 대한 RM 효과 만 감지했습니다. RM 효과의 신호가 행성의 크기에 비례하기 때문에 더 작은 크기의 행성에 대한 RM 효과의 탐지는 도전적입니다. 통과하는 행성이 작을수록 신호가 희미 해집니다.
팀은 Subaru Telescope의 8.2m 거울의 거대한 집광 성능과 높은 분산 분광기의 정밀도를 활용했습니다. 그들의 관측은 더 작은 해왕성 크기의 외계 행성에 대한 RM 효과의 첫 번째 탐지를 초래했을뿐만 아니라 행성의 궤도 축이 하늘에서 약 103도만큼 별 회전축으로 기울어 졌다는 증거를 제공했다. 미국의 한 연구 그룹은 Keck Telescope를 사용하여 2010 년 5 월과 8 월에 동일한 시스템의 RM 효과를 독립적으로 관찰했습니다. 그들의 결과는 도쿄 대학 / NAOJ 팀의 2010 년 5 월과 7 월의 관찰 결과와 비슷했습니다.
행성 팀 HAT-P-11 및 XO-4에 대한 현재 팀의 RM 효과에 대한 관측에 따르면, 그들은 행성 궤도가 호스트 스타의 회전축에 크게 기울어 진 것으로 나타났습니다. 여기에보고 된 결과와 독립적으로 얻은 것을 포함하여이 시스템에 대한 최신 관측 결과는 그러한 고도로 기울어 진 행성 궤도가 우주에 일반적으로 존재할 수 있음을 시사합니다. 행성 디스크 시나리오가 아닌 행성 행성 산란 또는 Kozai 마이그레이션으로 인한 행성 행성 마이그레이션 시나리오는 현재 위치로의 마이그레이션을 설명 할 수 있습니다.
그러나 개별 시스템에 대한 RM 효과를 측정하면 마이그레이션 시나리오를 결정적으로 구분할 수 없습니다. 통계 분석은 과학자들이 어떤 경우에 어떤 이동 과정이 거대 행성의 고도로 기울어 진 궤도를 담당하는지 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 다른 이동 모델은 별의 축과 행성 궤도 사이의 각도의 다른 분포를 예측하므로, RM 효과의 큰 샘플을 개발하면 과학자들이 가장 타당한 마이그레이션 프로세스를 지원할 수 있습니다. 표본의 HAT-P-11 b와 같은 소규모 행성에 대한 RM 효과 측정을 포함하면 행성 이동 시나리오에 대한 토론에서 중요한 역할을합니다.
많은 연구 그룹이 전세계 망원경으로 RM 효과를 관찰 할 계획입니다. 현재 팀과 스바루 망원경은 앞으로의 조사에서 중요한 역할을 할 것입니다. 외계 행성계 통과에 대한 지속적인 관측은 가까운 미래에 행성계의 형성과 이동 이력에 대한 이해에 기여할 것이다.
