케플러 우주망원경이 발견한 715개의 새로운 행성

 

Image Credit: NASA

 

이 상상화는 하나 이상의 행성이 별의 전면을 지나는 행성계들을 묘사하고 있다.

이 행성들은 관측자의 시선 상에서 자신의 별 전면을 지나는 식현상을 만들어내고 있다.

'edge-on' 은 이러한 시점을 의미하는 영어표현이다.

 

 

케플러 우주망원경이 715개의 새로운 행성의 광맥을 보고하다.

 

NASA 케플러 미션으로부터 지난 수요일 715개의 새로운 행성 발견이 보고되었다.

 

이번에 새로 증명된 행성들은 305개의 별 주위를 공전하고 있는데, 이는 우리 태양계와 같이 다수의 행성이 존재하는 행성계를 보여주고 있는 것이다.
발견된 행성 중 95퍼센트의 행성이 우리 지구의 네 배 크기를 가진 해왕성보다 작은 크기이다.

이번 발견은 이전까지 식별된 외계행성들보다 훨씬 더 지구와 유사성이 있는 작은 크기의 행성 수를 획기적으로 늘렸다는 점에 의미가 있다.
 
워싱턴 NASA 과학 임무 이사회 국장보 존 그룬스펠드(John Grunsfeld)의 소감은 다음과 같다.
"케플러 팀은 그들의 행성 탐사 결과로 우리를 계속 경이와 흥분의 세계로 안내해 주고 있습니다.
이번에 새로 발견된 행성들과 행성계는 어떤 측면에서는 우리 태양계처럼 보입니다.
이는 제임스 웹 우주망원경이 우주에 설치되면 새로운 세계의 성격을 규명해 내는 위대한 미래의 전조라 할 수 있습니다."

 

약 20여년전 우리 태양계 바깥에 있는 첫번째 행성이 발견된 이래, 행성을 하나하나 검증해내는 과정은 대단히 지난한 일이었다.
 
지금 과학자들은 통계적 기술을 가지고 있으며 이 기술은 동일한 별을 하나 이상의 행성이 돌고 있는 행성계를 발견했을 때 한번에 여러 개의 행성에 적용될 수 있다. 
 
이번에 수확된 행성들을 검증하기 위해, NASA 에임스 연구센터의 행성과학자 Jack Lissauer가 공동 책임자로 있는 연구팀은 하나 이상의 잠재적 행성을 가지고 있는 별들을 분석하였는데 이들은 케플러 우주망원경이 2009년 5월부터 2011년 3월까지, 처음 2년 동안 관측된 별들이다.

 

연구팀은 "다중성에 의한 입증(verification by multiplicity)"이라고 불리는 개연성 논법에 부분적으로 의존하고 있는 기술을 이용하였다.

 

케플러는 15만개의 별들을 관측했으며 이들 중 수천 개의 행성 후보를 거느린 별들을 찾아냈다.

만약 이 후보 행성들이 케플러가 관측한 별들 사이에 무작위로 흩어져 있다면, 고작 한줌정도의 별들만이 하나 이상의 행성을 가지고 있을 것이다.

그러나 케플러는 다수의 행성 후보를 가지고 있는 별 수백여 개를 관측해냈다.
이 샘플들을 주의깊게 연구하여 이번에 715개의 새로운 행성들이 검증 된 것이다.

 

이러한 방법은 우리가 알고 있는 숫사자와 암컷사자의 행동에 빗대어 생각해 볼 수 있다.

 

우리가 생각하는 사바나에서 숫사자들은 케플러가 관측한 별에 해당하고 암사자들은 행성 후보에 해당한다.
암사자들은 때때로 무리를 이룬 모습을 보일 것이고 그 반면 숫사자는 자신이 거느린 무리 주위를 어슬렁거리는 경향이 있다.

만약 당신이 두 마리의 사자를 본다면 하나는 숫사자 그리고 나머지 하나는 암사자일 수도 있고 아니면 두 마리 모두 숫사자일 수도 있다.

그런데 만약 두 마리 이상의 사자들이 모여있다면 그것은 숫사자와 그 숫사자가 거느리고 있는 무리일 가능성이 크다.

 

이러한 다중성을 통해 암사자의 존재를 신뢰할 수 있는 것과 상당히 유사한 방식으로 다수의 행성 후보군들이 동일 별의 주변에서 발견될 수 있는 것이다.

 

Lissauer의 설명은 다음과 같다.
"4년 전 케플러가 처음에는 백 여개 행성의 보고를 시작으로, 그 다음에는 천 여개의 행성 후보를 보고하였습니다. 

그러나 이들은 그저 후보일 뿐이었죠.

우리는 지금 이렇게 도매급으로 배달된 행성 바구니에서 행성 후보들을 검증하는 프로세스를 발전시키고 있습니다.
그리고 이를 이용하여 진정한 행성의 광맥을 밝혀내고 있습니다."

 

이러한 다중 행성계 시스템들은 개개 행성에 대한 연구 및 행성들의 배열을 연구할 수 있는 비옥한 기반이 된다.
이들은 또한 행성의 생성에 대한 단서를 제공해 준다.

 

이번에 새로 발견된 행성들 중 4개 행성은 그 크기가 지구 크기의 2.5배 이하이며 생명체 서식 가능지역을 돌고 있다.
생명체 서식 가능지역은 공전하는 행성 표면의 온도가 생명을 만들어내기에 적합한 액체 상태의 물이 유지될 수 있는 온도가 유지되는, 별로부터의  적당한 거리 범위를 말한다.

 

생명체 서식 가능 지대에 존재하는 케플러 296f(Kepler-296f) 행성은 태양 크기의 반 정도에, 태양 밝기의 5%에 해당하는 빛을 내는 자신의 별 주위를 돌고 있다.
케플러 296f는 지구 크기의 두 배 정도인데 과학자들은 아직 이 행성이 수소-헬륨 껍질을 두껍게 뒤집어 쓰고 있는 가스상 행성인지, 아니면 깊은 바다에 둘러싸인 물의 행성인지 알지 못하고 있다.

 

이번 연구의 공동 책임자이자 SETI 연구소의 과학자 제이슨 로우이(Jason Rowe)의 설명은 다음과 같다.
"이번 연구를 통해 우리가 배운 다중 행성 시스템의 행성들은 규모가 작고 이들의 공전궤도는 - 마치 팬케이크를 닮은 - 평평한 원형 궤도를 가지고 있어 일반적으로 전통적인 원자모형으로 생각되는 형태는 아닙니다. 
탐사가 진행될수록 우리는 수많은 별들 사이에서 우리에게 익숙한 흔적들을 더 많이 발견하게 되고 이는 마치 우리의 태양계를 떠올려주고 있습니다."
 
이번 발견으로 행성으로 확정된 외계행성의 총 수는 1700개에 육박하게 되었다.

우리가 별들을 향해 계속 나아갈수록 이루어지는 발견들은 우리 은하 내에서 우리의 위치에 대해 보다 더 정확히 이해하는데 한 걸음 더 가까이 다가갈 수 있도록 해 주고 있다.

 

2009년 3월에 발사된 케플러 우주망원경은 지구 정도 크기의 생명체가 머물 수 있을만한 외계행성을 탐색하는 첫번째 NASA임무이다.
이 임무에서는 지금까지 3600개 이상의 행성 후보 천체가 발견되었으며 그 중 961개가 행성으로 검증이 완료되었다.

 

이번 논문은 3월 10일 Astrophysical Journal에 개재될 예정이며 하기 주소를 통해 다운로드 받을 수 있다.
http://www.nasa.gov/ames/kepler/digital-press-kit-kepler-planet-bonanza

출처 : NASA - Kepler Mission
       http://www.nasa.gov/ames/kepler/nasas-kepler-mission-announces-a-planet-bonanza/

 

참고 : 케플러 미션을 비롯한 각종 외계행성에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346973

 

원문>

NASA's Kepler Mission Announces a Planet Bonanza, 715 New Worlds

 

February 26, 2014

NASA's Kepler mission announced Wednesday the discovery of 715 new planets. These newly-verified worlds orbit 305 stars, revealing multiple-planet systems much like our own solar system.

Nearly 95 percent of these planets are smaller than Neptune, which is almost four times the size of Earth. This discovery marks a significant increase in the number of known small-sized planets more akin to Earth than previously identified exoplanets, which are planets outside our solar system.

"The Kepler team continues to amaze and excite us with their planet hunting results," said John Grunsfeld, associate administrator for NASA's Science Mission Directorate in Washington. "That these new planets and solar systems look somewhat like our own, portends a great future when we have the James Webb Space Telescope in space to characterize the new worlds.”

Since the discovery of the first planets outside our solar system roughly two decades ago, verification has been a laborious planet-by-planet process. Now, scientists have a statistical technique that can be applied to many planets at once when they are found in systems that harbor more than one planet around the same star.

To verify this bounty of planets, a research team co-led by Jack Lissauer, planetary scientist at NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Calif., analyzed stars with more than one potential planet, all of which were detected in the first two years of Kepler's observations -- May 2009 to March 2011.

The research team used a technique called verification by multiplicity, which relies in part on the logic of probability. Kepler observes 150,000 stars, and has found a few thousand of those to have planet candidates. If the candidates were randomly distributed among Kepler's stars, only a handful would have more than one planet candidate. However, Kepler observed hundreds of stars that have multiple planet candidates. Through a careful study of this sample, these 715 new planets were verified.

This method can be likened to the behavior we know of lions and lionesses. In our imaginary savannah, the lions are the Kepler stars and the lionesses are the planet candidates. The lionesses would sometimes be observed grouped together whereas lions tend to roam on their own. If you see two lions it could be a lion and a lioness or it could be two lions. But if more than two large felines are gathered, then it is very likely to be a lion and his pride. Thus, through multiplicity the lioness can be reliably identified in much the same way multiple planet candidates can be found around the same star.

"Four years ago, Kepler began a string of announcements of first hundreds, then thousands, of planet candidates --but they were only candidate worlds," said Lissauer. "We've now developed a process to verify multiple planet candidates in bulk to deliver planets wholesale, and have used it to unveil a veritable bonanza of new worlds."

These multiple-planet systems are fertile grounds for studying individual planets and the configuration of planetary neighborhoods. This provides clues to planet formation.

Four of these new planets are less than 2.5 times the size of Earth and orbit in their sun's habitable zone, defined as the range of distance from a star where the surface temperature of an orbiting planet may be suitable for life-giving liquid water.

One of these new habitable zone planets, called Kepler-296f, orbits a star half the size and 5 percent as bright as our sun. Kepler-296f is twice the size of Earth, but scientists do not know whether the planet is a gaseous world, with a thick hydrogen-helium envelope, or it is a water world surrounded by a deep ocean.

"From this study we learn planets in these multi-systems are small and their orbits are flat and circular -- resembling pancakes -- not your classical view of an atom," said Jason Rowe, research scientist at the SETI Institute in Mountain View, Calif., and co-leader of the research. "The more we explore the more we find familiar traces of ourselves amongst the stars that remind us of home."

This latest discovery brings the confirmed count of planets outside our solar system to nearly 1,700. As we continue to reach toward the stars, each discovery brings us one step closer to a more accurate understanding of our place in the galaxy.

Launched in March 2009, Kepler is the first NASA mission to find potentially habitable Earth-size planets. Discoveries include more than 3,600 planet candidates, of which 961 have been verified as bona-fide worlds.

The findings papers will be published March 10 in The Astrophysical Journal and are available for download at:

http://www.nasa.gov/ames/kepler/digital-press-kit-kepler-planet-bonanza

Ames is responsible for the Kepler mission concept, ground system development, mission operations and science data analysis. NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif., managed Kepler mission development. Ball Aerospace & Technologies Corp. in Boulder, Colo., developed the Kepler flight system and supports mission operations with the Laboratory for Atmospheric and Space Physics at the University of Colorado in Boulder. The Space Telescope Science Institute in Baltimore archives, hosts and distributes Kepler science data. Kepler is NASA's 10th Discovery Mission and was funded by the agency's Science Mission Directorate.

For more information about the Kepler space telescope, visit:

http://www.nasa.gov/kepler

 

Michele Johnson
Ames Research Center, Moffett Field, Calif.
650-604-6982
michele.johnson@nasa.gov

J.D. Harrington
Headquarters, Washington
202-358-5241
j.d.harrington@nasa.gov