우주의 광활함은 신비로 가득 차 있으며, 우리 태양계 너머 별을 공전하는 다양한 외계 행성보다 더 흥미로운 것은 없습니다. 암석 덩어리부터 가스 거대괴물에 이르기까지 이러한 먼 세계는 독특한 퍼즐을 제시합니다. 즉, 암석으로 이루어진 슈퍼 지구와 기체로 이루어진 아해왕성 사이에 지구 크기의 1.5~2배에 달하는 행성이 눈에 띄게 없다는 것입니다.
이제 NASA의 은퇴한 케플러 우주 망원경의 데이터를 활용한 획기적인 연구가 답을 제공할 수 있습니다. Caltech/IPAC의 Jessie Christiansen이 주도한 이 연구는 이러한 격차가 존재하는 이유에 대한 통찰력을 제공합니다. 열쇠? 행성의 대기에 영향을 미치는 과정입니다.
"외계행성 과학자들은 이제 이 간격이 우연이 아니라고 말할 만큼 충분한 데이터를 가지고 있습니다. 행성이 이 크기에 도달하거나 유지하는 것을 방해하는 일이 일어나고 있습니다"라고 Christiansen은 말했습니다.
이 연구는 특정 해왕성 아래의 대기가 줄어들면서 대기가 줄어들고 있음을 시사합니다. 이 현상은 이러한 가스층을 유지하기에는 질량이 부족하여 중력이 충분하지 않기 때문에 발생할 수 있습니다.
이러한 대기 손실을 설명하는 두 가지 주요 현상은 다음과 같습니다.
- 핵심 동력 대량 손실 . 이 과정에는 행성의 뜨거운 핵에서 나오는 방사선이 시간이 지남에 따라 대기를 밀어내는 과정이 포함됩니다. 행성의 핵이 내부 용광로처럼 작동하여 대기층을 점차적으로 배출한다고 상상해 보세요.
- 광증발 . 대조적으로, 광증발은 행성의 대기가 모항성으로부터의 강렬한 복사에 의해 제거될 때 발생합니다. 이것을 얼음 조각을 녹이는 우주 헤어드라이어로 생각해보세요.
이 인포그래픽은 외계 행성의 주요 유형을 자세히 설명합니다. 출처:NASA/JPL-Caltech. 이 두 메커니즘을 구별하기 위해 크리스티안센 팀은 6억~8억년 된 성단 프레세페(Praesepe)와 히아데스(Hyades)를 관찰했습니다. 우주적 측면에서 상대적으로 젊은 성단은 행성 진화를 연구하기 위한 완벽한 실험실 역할을 합니다. 행성 과학의 가정은 행성이 일반적으로 호스트 별만큼 오래되었다는 것입니다. 따라서 이 별들을 공전하는 해왕성은 생명주기의 특정 단계에 있는 행성을 연구할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다.
결과는 놀라웠습니다. Praesepe와 Hyades에 있는 별의 거의 100%에는 여전히 해왕성 아래 행성이나 행성 후보가 공전하고 있습니다. 해왕성 아래의 이러한 높은 유지율은 NASA의 K2 임무에서 관찰된 오래된 성단과 극명한 대조를 이루는데, 그곳에서 8억 년이 넘은 별 중 25%만이 궤도에 있는 해왕성 아래를 가지고 있었습니다. 그 의미는 분명했습니다. 행성의 수명 초기(처음 1억 년)에 발생하는 광증발은 이 젊은 아해왕성 대기 손실의 주요 원인이 될 수 없다는 것입니다.
이는 노심 구동 질량 손실이 관찰된 크기 차이에 대한 설명일 가능성이 더 높다는 것을 강력하게 나타냅니다. 이전에는 천문학자들 사이의 합의는 외계 행성 진화의 초기 단계에서 광증발이 더 중요한 역할을 한다는 것이었습니다. 프레세페(Praesepe)와 히아데스(Hyades)와 같은 젊은 성단에서 관찰된 엄청난 규모의 대기 보유는 다른 이야기를 나타냅니다.
이 연구는 외계 행성을 이해하는 데 있어 상당한 진전을 이루었지만 더 큰 우주 퍼즐의 한 조각에 불과합니다. Christiansen은 연구가 진행 중이며 향후 연구에서 이러한 결과를 추가로 테스트할 것이라고 말했습니다.
이번 연구 결과는 The Astronomical Journal에 실렸습니다. .
티비 푸이우
Tibi는 과학 저널리스트이자 ZME Science의 공동 창립자입니다. 그는 주로 신흥 기술, 물리학, 기후 및 우주에 관해 글을 씁니다. 여가 시간에 Tibi는 컴퓨터로 이상한 음악을 만드는 것을 좋아하고 고양이를 신랑으로 삼습니다. 그는 기계 공학 학사 학위와 재생 에너지 시스템 석사 학위를 보유하고 있습니다.
