태양계 밖의 행성에서 계절에 대한 새로운 통찰력
뜨거운 목성의 관찰은 또한 행성의 기원과 진화에 대한 우리의 이해를 증진시킬 수 있다.
바람이 너무 세서 소리의 속도로 움직이는 곳에 있다고 상상해 보아라.
그것은 뜨거운 주피터로 알려진 외부 행성의 한 종류인 XO-3b의 대기의 한 측면일 뿐이다.
이 행성의 편심 궤도는 또한 우리가 지구에서 경험하는 것보다 수백 배나 더 강한 계절적 변화로 이어진다.
맥길 주도의 한 연구팀은 최근 논문에서 우리 태양계 밖의 행성에서 계절이 어떻게 보이는지에 대한 새로운 통찰력을 제공한다.
연구원들은 또한 타원형 궤도, 극도로 높은 표면 온도(2,000도-바위를 증발시킬 수 있을 만큼 뜨거운 온도), XO-3b의 ‘퍼피티’가 이 행성의 역사의 흔적을 드러낸다고 제안한다.
이 발견은 외계행성이 어떻게 형성되고 진화하는지에 대한 과학적인 이해를 발전시킬 것이며 우리 태양계의 행성들에게 어떤 맥락을 줄 것이다.
뜨거운 주피터는 목성과 같이 수성이 태양에 있는 것보다 모항성에 더 가까운 궤도를 도는 거대하고 기체적인 세계다.
우리 태양계에는 없지만, 그것들은 은하계 전체에서 흔한 것으로 보인다.
가장 많이 연구된 형태의 외계행성임에도 불구하고, 그것들이 어떻게 형성되는지에 대한 주요 의문점들이 남아있다.
서로 다른 포메이션 스토리를 가진 핫주피터의 하위 클래스가 있을 수 있을까? 예를 들어, 이 행성들은 그들의 모항성으로부터 멀리 떨어져 형성되는가? – 물과 같은 분자가 고체가 될 수 있을 정도로 추운 거리에서? – 아니면 더 가까운 곳에서?
첫 번째 시나리오는 우리 태양계의 행성들이 어떻게 탄생하는지에 대한 이론과 더 잘 맞아떨어지지만, 무엇이 이러한 종류의 행성들을 그들의 모항성 가까이 이동하게 만들지는 불분명하다.
그러한 아이디어를 시험하기 위해, 최근 맥길 주도의 한 연구의 저자들은 NASA의 은퇴한 스피처 우주 망원경의 데이터를 이용하여 엑소플라넷 XO-3b의 대기를 살펴보았다.
그들은 행성이 숙주별에 대한 완전한 혁명을 완성하면서 행성의 위상 곡선을 얻어 행성의 편심계절을 관찰하고 풍속을 측정했다.
대기 역학 및 실내 진화
“이 행성은 보통 덜 뜨거운 주피터에게 소홀한 과정이 작용하는 중간 질량의 행성 질량에 놓여 있기 때문에 대기 역학 및 내부 진화를 위한 매우 흥미로운 사례 연구”라고 최근 박사학위 학생인 천문학 저널에 게재된 논문의 제1저자인 리사 당은 말한다.
맥길 대학교 물리학과.
“XO-3b는 다른 거의 모든 알려진 뜨거운 주피터의 원형 궤도보다는 타원형 궤도를 가지고 있다.
이것은 그것이 최근에 모성 쪽으로 이주했다는 것을 암시한다; 만약 그렇다면, 그것은 결국 더 원형의 궤도에 정착할 것이다.”
이 행성의 편심 궤도는 또한 우리가 지구에서 경험하는 것보다 수백 배나 더 강한 계절적 변화로 이어진다.
맥길 교수인 니콜라스 코완은 “지구 전체는 별에서 멀리 떨어져 있을 때보다 짧은 여름 동안 별과 가까이 있을 때 세 배 더 많은 에너지를 받는다”고 설명한다.
연구원들은 또한 행성의 질량과 반지름을 재추정한 결과 행성이 예상보다 놀라울 정도로 부풀어 있다는 것을 발견했다.
그들은 이 가열의 가능한 원천은 핵융합이 남아 있기 때문일 수 있다고 제안하고 있다.
조수 가열로 인한 과도한 온도와 부은?
유럽우주국(ESA)의 임무인 가이아의 관측에 따르면, 이 행성은 예상보다 더 부풀어 있으며, 이 행성의 내부가 특히 활력이 넘칠 수 있다는 것을 보여준다.
스피처 관측은 또한 XO-3b의 과도한 열 방출은 계절이 아니기 때문에 이 행성이 자체 열을 많이 발생한다는 것을 암시한다.
XO-3b는 일년 내내 XO-3b에서 관측된다.
과도한 온기가 조력난방이라고 불리는 과정을 통해 지구 내부에서 나오고 있을 가능성이 있다.
이 행성에 있는 별의 중력 압착은 긴 궤도가 행성을 더 먼 곳으로 이동한 다음 항성에 더 가까이 가져가면서 진동한다.
결과적으로 내부 압력의 변화는 열을 발생시킨다.
당에게, 이 특이하게 뜨거운 목성은 어떤 형성 과정이 이 외행성 안에서 어떤 특정한 특성을 만들어 낼 수 있는지에 대한 아이디어를 시험할 기회를 제공한다.
예를 들어, 다른 뜨거운 주피터들의 조력난방도 최근의 이주의 징후가 될 수 있을까? XO-3b만으로는 미스터리를 풀 수 없지만, 이 불타는 거인에 대한 새로운 아이디어의 중요한 시험대가 된다.
