지난 수십 년 동안 탐지되고 확인 된 태양계 외계 행성의 수가 기하 급수적으로 증가했습니다. 현재 2,818 개의 행성계에서 3,778 개의 외계 행성이 존재하는 것으로 확인되었으며, 2,737 명의 추가 후보가 확인을 기다리고있다. 이 행성이 연구 할 수있게되면서 외계 행성 연구의 초점은 탐지에서 특성화로 이동하기 시작했다.
예를 들어, 과학자들은 외계 행성 대기의 특성 분석에 점점 더 관심을 기울여 생명에 적합한 성분 (질소, 이산화탄소 등)을 가지고 있다고 자신있게 말할 수 있습니다. 불행히도 이것은 현재 방법을 사용하는 것이 매우 어렵습니다. 그러나 국제 천문학 자 팀의 새로운 연구에 따르면 직접 이미징에 의존하는 차세대 기기는 게임 체인저가 될 것입니다.
“반사 된 빛에서의 직접 이미징 : 30m 망원경을 가진 더 오래된, 온화한 외계 행성의 특성화”연구는 최근에 온라인으로 나타났습니다. 이 연구는 UCLA (University of California Los Angeles)의 천체 물리학 부교수 인 Michael Fitzgerald와 Ben Mazin과 UCSB (California University of California Santa Barbara)의 실험 물리학 부사장 인 Ben Mazin이 주도했습니다.
이들은 몬트리올 대학교의 외계 행성 연구소 (iREX), NASA의 제트 추진 연구소, 카네기 관측소, 승무원 관측소, 일본의 천문대, MIT (Massachusetts Institute of Technology)의 연구자들과 합류했습니다. 기술 연구소 (Caltech) 및 여러 대학.
그들이 연구에서 알 수 있듯이, 외계 행성을 특징 짓는 우리의 능력은 현재 제한되어있다. 예를 들어, 가장 널리 사용되는 운송 방법 및 방사 속도 측정 방법 인 현재의 방법으로 인해 수천 개의 단기간 행성 (약 10 일 동안 태양 근처에서 공전하는 행성)이 발견되었습니다. 그러나, 이들 방법의 감도는 외계 행성이 태양으로부터 멀어 질수록 실질적으로 떨어지기 시작한다.
또한, 장주기 행성은 스펙트럼에 관한 한 접근하기가 거의 불가능합니다. 이러한 유형의 분석에는 별에서 나오는 행성의 대기를 통과하는 빛을 측정하는 것이 포함됩니다. 성분을 측정하기 위해 스펙트럼을 측정함으로써 과학자들은 외계 행성의 대기를 특성화하고 행성이 실제로 거주 할 수 있는지 판단 할 수 있습니다.
이를 해결하기 위해 연구팀은 직접 탐지 (일명 직접 이미징)가 외계 행성의 대기를 특성화하는 데 더 효과적인 방법이 될 것이라고 제안했다. iREX 연구원이자 공동 연구 저자 인 에티엔 아르 티가 박사 (Etienne Artigau)는 이메일을 통해 Space Magazine에 설명했습니다 (프랑스어 번역).
“현재“반사 된 빛”에서 발견 된 행성은 없습니다. 우리가 태양계의 행성을 볼 때, 우리가 볼 수 있도록 태양에 의해 조명되기 때문입니다. 같은 방식으로 다른 별들의 행성들은 빛을 반사하며 충분히 강력한 망원경으로이 빛을 감지 할 수 있어야합니다. 행성과 별 사이의 플럭스 비율은 열 방출에 의해 감지 된 행성에 비해 10 억 정도의 막대한 비율이거나이 비율은 100 만 정도입니다.”
현재, 직접 이미징은 통과하지 않는 외계 행성, 특히 태양으로부터 중간 거리와 넓은 거리의 스펙트럼을 얻는 유일한 수단입니다. 이 경우, 천문학 자들은 외계 행성의 대기에서 반사 된 빛으로부터 스펙트럼을 얻어 성분을 결정합니다. 지금까지 소수의 외계 행성 만 직접 이미지화되었으며, 모두 수백 또는 수천 AU 거리에서 호스트 스타를 선회하는 자체 발광 슈퍼 주피터였습니다.
이 행성들은 매우 어리고 온도가 500 ° C (932 ° F)를 초과하여 다소 희귀 한 행성이되었습니다. 결과적으로, 천문학 자들은 지구와 비슷한 온도를 가진 더 작고 바위가 많은 행성들 (표면 온도가 평균 15 ° C (58.7 ° F))에있을 때 외계 행성의 다양성에 대한 정보를 가지고 있지 않습니다.
이것은 기존 망원경이 별에 더 가까운 궤도를 도는 작은 행성을 직접 이미징 할 수있는 감도를 갖지 않기 때문입니다. 그들이 연구에서 결정한 바와 같이, 별의 5 AU 내에있는 행성의 대기를 특징 짓기 위해서는 (방사능 속도 조사에서 많은 행성이 밝혀진 곳) 고급 적응 형 광학 장치, 코로나 그래프 및 분광계 및 이미 저 제품군.
요컨대, 현재의 망원경은 우리와 가장 가까운 별 주위에서도이 행성을 감지 할 수 없지만 직경 30m 이상인 차세대 망원경이 그렇게 할 수 있다고 믿는 모든 이유가있다”고 말했다. 아티 쿠아. "처음에는 지구와 같은 행성을 탐지 할 수 있을지 확실하지 않지만 적어도 하나는 천왕성과 해왕성에 필적하는 행성을 탐지 할 수 있어야합니다. 이는 이미 훌륭한 결과 일 것입니다."
이러한 차세대 시설 및 적응 형 광학 기기에는 하와이 마우나 케아 (Mauna Kea) 건설을 위해 제안 된 30 미터 망원경 (TMT)의 PSI (Planetary Systems Imager)가 포함됩니다. 그리고 거대 마젤란 망원경 (GMT)에는 GMagAO-X 장비가 있으며, 현재 Las Campanas Observatory에서 건설 중이며 2025 년에 완공 될 예정입니다.
Artigau가 지적한 바와 같이, 이러한 차세대 기기로 수행 된 조사는 천문학 자들이 더 넓은 범위의 행성을 탐지하고 특성화 할 수있을뿐만 아니라 이전과는 전혀 다른 가능한 삶의 징후 (일명 생체 서명)를 찾을 수있게합니다.
“이것은 지구보다 약간 더 큰 행성에서 오는 빛을 직접 연구 할 수있게 해줄 것입니다 (그리고 우리가 낙관적이라면 지구처럼). 이것은 이러한 분위기에서 삶의 서명을 찾을 수있는 가장 좋은 기회 중 하나입니다. 생명의 흔적을 찾지 못하더라도 우리는 간접적으로 볼 수 있지만 (전달, 반경 속도) 행성의 모든 부류를 이해할 수있게됩니다. 그러나 우리는 아무것도 알지 못합니다 ... 직접 이미징의 중요성은 직접 탐사 할 수 있다는 것입니다 이 행성들의 대기와 표면까지 도요 또한 고해상도 분광기를 추가하면 다른 분자의 존재를 조사 할뿐만 아니라 바람과 지구의 바람 순환에 대한 아이디어를 얻을 수 있습니다.”
물론, 차세대 계측기와 망원경을 사용하더라도 과학자들이 직접 이미징 방법을 사용하여 배울 수있는 것에 대한 한계는 여전히 남아 있습니다. 그러나 외계 행성 연구의 가능성과 시사점은 그리 크지 않다. 우선 천문학 자들은 별의 거주 가능한 구역 내에서 공전하는 작고 바위가 많은 행성의 인구 통계를 더 잘 이해할 수있을 것입니다.
Artigua는“ '잠재적으로 거주 할 수있는'행성을 탐지하는 것이 가장 흥미로운 사례이지만, 30m 망원경으로도 여전히 어려울 것이라는 점을 명심해야합니다. "우리가 통계적 예측을 할 때, 접근 할 수 있고 우리와 비슷한 온도를 가질 수있는 지구 행성은 소수 (아마도 10 개 미만) 만 있어야합니다."
이 범위의 행성 내에서 Artigau와 그의 동료들은 여러 가지 흥미로운 시나리오를 상상할 수 있습니다. 예를 들어, 일부는 밀집된 분위기 일 수 있으며 밀도가 높은 대기와 비교적 가까운 궤도로 인해 온실 효과가 급격히 증가합니다. 다른 것들은 태양풍이나 분화가 행성의 대기권을 없애 버린 화성과 같습니다. 그 외에도 우리가 상상조차 할 수없는 지상 행성이있을 수 있습니다.
간단히 말해, 거주 가능한 행성은 우리보다 더 많은 상상력을 가질 수 있다고 Artiqau 박사는 결론을 내 렸습니다. "이 외계 행성의 다양성은 또한 그것이 거주 가능할 것이라고 예측할 때 조심해야 함을 의미한다."
Mazin은“결론은 30m 망원경으로 지상으로부터의 외계 행성 연구에서 놀라운 일을 할 수 있지만 30m 망원경을 위해 이러한 장비를 만들려면 상당한 기술 투자가 필요하다는 것입니다.
이 연구는 캐나다 국립 연구소 (NRC)와 GMTO (Giant Magellan Telescope Organization) Corporation의 추가 지원 덕분에 가능했습니다.
