태양의 쌍둥이 별 주위를 돌고 있는 목성의 쌍둥이 행성을 발견하다.

 

Credit:ESO/L. Benassi

 

그림 1> 이 상상화는 태양의 쌍둥이 별이 HIP 11915 주위를 돌고 있는 목성의 쌍둥이 행성의 모습을 보여주고 있다.

이 행성은 질량도 목성과 비슷하고 자신의 별로부터 떨어져 있는 거리 역시 태양에 대한 목성의 거리와 비슷한다.

HIP 11915의 구성성분이 태양과 비슷하다는 사실과 함께 이러한 사실은 HIP 11915 주변에 좀더 가까운 공전 궤도를 가진 소규모 암석질 행성이 존재할 수 있다는 가능성도 말해주고 있다.

 

 

태양의 쌍둥이 별 주위를 돌고 있는 목성의 쌍둥이 행성을 발견하다.

 

천문학자들로 구성된 국제 연구팀이 ESO 3.6미터 망원경을 이용하여 태양의 쌍둥이 별인 HIP 11915 주위를 돌고 있는 목성과 같은 행성을 발견해냈다.
이 행성은 거리까지도 태양과 목성 거리와 비슷했다.
오늘날의 행성이론에 따르면 목성정도의 질량을 가진 행성의 형성은 행성계의 골격을 만드는데 있어 대단히 중요한 역할을 수행한다고 한다.
(블로그 쥔장 주 : 생명의 탄생이 가능한 행성계가 구축되기 위한 조건으로서 소행성 벨트 및 목성의 역할에 대한 뉴스  )

목성과 같은 질량에, 목성과 같은 공전궤도를 가진 행성이 태양과 같은 별의 주위를 돈다는 사실은 이 행성계가 우리 태양계와 상당히 유사할 것이라는 생각을 가능하게 하고 있다. 또한 HIP 11915 는 태양과 비슷한 연령의 별이며 더군다나 그 조성도 태양과 유사하여 이 별 가까이에 암석질 행성이 돌고 있지 않을까 하는 생각을 불러일으키고 있다.

 

이제까지의 외계행성 탐사를 통해 감지된 상당수의 행성계는 그 질량이 아무리 작아도 지구 질량의 수 배에 달하는 무거운 행성들이 안쪽에 자리잡고 있는 상태이다.  [1]

이러한 결과는 우리 태양계와는 아주 다른 결과이다.

우리 태양계에는 작은 암석질 행성들이 안쪽에 위치하고 목성과 같은 거대한 가스상 행성들은 바깥쪽에 위치하고 있다.

 

최신 이론에 따르면 생명체가 생겨나기에 상당히 우호적인 환경을 만들어내는 우리 태양계의 배치는 태양계가 형성되던 당시 목성 및 목성이 행성하는 중력에 의해 가능했던 것으로 보고 있다.

따라서 우리 태양계와 동일한 행성계를 찾아내는 여정에 있어 목성과 같은 행성을 찾는 것은 중요한 이정표가 된다.

 

브라질 천문학자들로 구성된 연구팀은 우리 태양계와 비슷한 행성계를 찾기 위해 태양과 같은 별을 찾는 것에 중점을 두어왔다.

이 연구팀이 태양의 쌍둥이 별인 HIP 11915 주위를 공전하는 목성과 거의 유사한 질량을 가진 행성[2]을 찾아냈는데 이 행성은 자신의 별로부터 떨어져 있는 거리까지도 목성과 거의 유사했다.

 

이번 발견은 칠레 라실라 천문대의 ESO 3.6미터 망원경에 장착되어 있는, 세계에서 가장 정밀한 행성 탐사 기구 중 하나인 HARPS 에 의해 이루어졌다.

지금까지 목성과 유사한 행성은 여러 개가 발견되었지만[3]  이들이 자신의 별로부터 떨어져 있는 거리는 각양각색이었다.
그러나 이번에 새로 발견된 행성은 질량과 자신의 별로부터 떨어져 있는 거리라는 측면에서, 게다가 그 별이 우리 태양과 가지는 유사성으로 인해서 '태양과 목성'이라는 관계에 가장 정확하게 들어맞는 관계라 할 수 있다.
 

이 행성의 별인 HIP 11915 라는 별은 태양과는 질량도 비슷할 뿐만 아니라 그 나이까지도 비슷한 별이다.
그런데 이러한 유사성을 더욱 확실하게 만드는 것은 그 구성성분까지도 비슷하다는 점이다.

 

우리 태양의 화학적 특성은 부분적으로 태양계에 존재하는 암석질 행성들의 존재에 의해서 특징지어지기도 하는데 바로 이점 때문에 HIP 11915 주변에도 암석질 행성의 가능성이 존재하는 것이다.

 

연구팀의 책임자이자 이번 논문의 공동저자인 브라질 상파울로 대학 호르헤 멜렌데즈(Jorge Melendez)의 소감은 다음과 같다.
"지구 2.0과 완벽한 태양계 2.0을 찾기 위한 도전은 천문학에서 가장 흥미로운 시도라 할 수 있습니다.
우리는 ESO의 관측 설비들에 의해 실행될 수 있었던  최첨단 관측에 참여할 수 있었다는 것을 큰 영광으로 생각하고 있습니다." [4]
 

이번 논문의 주저자인 시카고대학 메간 베델(Megan Bedell)의 소감은 다음과 같다.
"20여년에 걸친 외계행성의 탐사 역사에서 우리는 오랫동안 찾아왔던 우리 태양계의 가스 행성과 유사한 행성들을 마침내 찾아내기 시작했습니다.
HARPS와 같이 외계행성을 찾아내는데 오랜동안의 안정성을 제공해주는 장비가 있다는 데 감사드립니다.
이번 발견은 모든 면에서 여전히 발견되기를 기다리는 또다른 태양계가 있다는 징표가 되고 있습니다."
 
이번 발견의 확정 및 검증을 위한 추가 관측이 필요하긴 하지만 HIP 11915 는 아직까지는 우리 태양계와 가장 유사한 행성계를 거느린 별이라는 사실에 가장 가까이 접근해 있는 후보군임에는 틀림없다.

 

 

Credit:ESO/IAU and Sky & Telescope

 

표1> 이 표에 담긴 별자리는 밤하늘의 넓은 면적을 차지하지만 밝기는 희미한 별자리인 고래자리이다.
그러나 여기에 담긴 별 대부분은 맨눈으로도 볼 수 있다.

HIP 11915의 위치가 붉은 색 원으로 표시되어 있다.

이 별은 광학장비의 도움 없이는 볼 수 없을만큼 희미하지만 쌍안경 정도라면 쉽게 찾아볼 수 있다.

브라질 천문학자들이 이끄는 연구팀이 태양과 유사한 속성을 가진 이 별 주위를 돌고 있는 행성이 우리 목성과 질량도 비슷하고 자신의 별로부터 떨어져 있는 거리도 태양에 대한 목성의 거리와 비슷하다는 점을 발견해 냈다.

 

 

Credit:ESO/M. Kornmesser

 

각주

[1] 현대의 감지기술은 자신의 별에 바짝 다가서있는 몸집이 크거나 질량이 큰 행성을 찾아내는데 한정되어 있다.

이에 반해 몸집이 작고 질량이 적은 행성들의 상당수는 현재로서는 지구가 보유하고 있는 탐사 능력의 한계선을 넘어서고 있다. 
자신의 별로부터 멀리 떨어져 있는 거대 행성들 역시 감지해 내기가 어렵기는 마찬가지이다. 
따라서 지금 우리가 알고 있는 외계행성들 중 상당수는 몸집도 크고 질량도 크며 자신의 별에 가까운 곳에 위치하는 별들이다.

 

[2] 이 행성의 발견은 행성이 자신의 별을 공전하는 동안 별이 약간씩 흔들리는 정도를 측정함으로써 가능했다.
이 행성의 공전궤도 기울기는 여전히 알지 못하기 때문에 그 질량은 가장 낮은 한계치로 측정되었다. 
그러나 자기장의 변화와 관련된 별의 활동도 행성의 존재를 말해주는 신호로 해석될 수 있을 정도로 유사하다는 것에 주목할 필요가 있다. 
천문학자들은 현재 시점에 검증가능한 모든 경우를 테스트해 보았지만 이러한 별의 움직임이 행성 때문이 아닐 것이라는 가능성을 완전히 배제하지는 못한 상태이다.

 

[3] HD 154345 라는 별 주위를 돌고 있는 목성과 같은 행성의 예는 다음의 링크에서 볼 수 있다.
      http://iopscience.iop.org/1538-4357/683/1/L63/pdf/587461.pdf

[4] 2010년 브라질의 가맹협정 이후 브라질 천문학자들은 ESO 관측설비를 모두 활용할 수 있게 되었다.

 

 

출처 : 유럽 남반구 천문대(European Southern Observatory) Science Release  2015년 7월 15일자
         http://www.eso.org/public/news/eso1529/
        

참고 : 다양한 외계행성에 대한 각종 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
          https://big-crunch.tistory.com/12346973

 

 

원문>

eso1529 — Science Release

Jupiter Twin Discovered Around Solar Twin

Brazilian-led team leading the search for a Solar System 2.0

15 July 2015

 

An international group of astronomers has used the ESO 3.6-metre telescope to identify a planet just like Jupiter orbiting at the same distance from a Sun-like star, HIP 11915. According to current theories, the formation of Jupiter-mass planets plays an important role in shaping the architecture of planetary systems. The existence of a Jupiter-mass planet in a Jupiter-like orbit around a Sun-like star opens the possibility that the system of planets around this star may be similar to our own Solar System. HIP 11915 is about the same age as the Sun and, furthermore, its Sun-like composition suggests that there may also be rocky planets orbiting closer to the star.

So far, exoplanet surveys have been most sensitive to planetary systems that are populated in their inner regions by massive planets, down to a few times the mass of the Earth [1]. This contrasts with our Solar System, where there are small rocky planets in the inner regions and gas giants like Jupiter farther out.

According to the most recent theories, the arrangement of our Solar System, so conducive to life, was made possible by the presence of Jupiter and the gravitational influence this gas giant exerted on the Solar System during its formative years. It would seem, therefore, that finding a Jupiter twin is an important milestone on the road to finding a planetary system that mirrors our own.

A Brazilian-led team has been targeting Sun-like stars in a bid to find planetary systems similar to our Solar System. The team has now uncovered a planet with a very similar mass to Jupiter [2], orbiting a Sun-like star, HIP 11915, at almost exactly the same distance as Jupiter. The new discovery was made using HARPS, one of the world’s most precise planet-hunting instruments, mounted on the ESO 3.6-metre telescope at the La Silla Observatory in Chile.

Although many planets similar to Jupiter have been found [3] at a variety of distances from Sun-like stars, this newly discovered planet, in terms of both mass and distance from its host star, and in terms of the similarity between the host star and our Sun, is the most accurate analogue yet found for the Sun and Jupiter.

The planet’s host, the solar twin HIP 11915, is not only similar in mass to the Sun, but is also about the same age. To further strengthen the similarities, the composition of the star is similar to the Sun’s. The chemical signature of our Sun may be partly marked by the presence of rocky planets in the Solar System, hinting at the possibility of rocky planets also around HIP 11915.

According to Jorge Melendez, of the Universidade de São Paulo, Brazil, the leader of the team and co-author of the paper, “the quest for an Earth 2.0, and for a complete Solar System 2.0, is one of the most exciting endeavors in astronomy. We are thrilled to be part of this cutting-edge research, made possible by the observational facilities provided by ESO.” [4]

Megan Bedell, from the University of Chicago and lead author of the paper, concludes: “After two decades of hunting for exoplanets, we are finally beginning to see long-period gas giant planets similar to those in our own Solar System thanks to the long-term stability of planet hunting instruments like HARPS. This discovery is, in every respect, an exciting sign that other solar systems may be out there waiting to be discovered.”

Follow-up observations are needed to confirm and constrain the finding, but HIP 11915 is one of the most promising candidates so far to host a planetary system similar to our own.

Notes

[1] The current detection techniques are more sensitive to large or massive planets close to their host stars. Small and low-mass planets are mostly beyond our current capabilities. Giant planets that orbit far from their host star are also more difficult to detect. Consequently, many of the exoplanets we currently know are large and/or massive, and close to their stars.

[2] The planet was discovered by measuring the slight wobble it imposes on its host star while orbiting around it. As the inclination of the planet’s orbit is not known, only a lower limit to its mass can be estimated. Note that the activity of the star, which is linked to the variations of its magnetic field, could possibly mimic the signal that is interpreted as the signature of the planet. The astronomers have performed all the known tests to investigate this possibility, but it is currently impossible to completely rule it out.

[3] An example of another Jupiter Twin is the one around HD 154345, described here.

[4] Since the signature of the Brazilian accession agreement in December 2010, Brazilian astronomer have had full access to the ESO observing facilities.

More information

This research was presented in a paper entitled “The Solar Twin Planet Search II. A Jupiter twin around a solar twin”, by M. Bedell et al., to appear in the journal Astronomy and Astrophysics.

The team is composed of M. Bedell (Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago, Chicago, Illinois, USA; Visiting Researcher at the Departamento de Astronomia do IAG/USP, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil), J. Meléndez (Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil), J. L. Bean (Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago), I. Ramírez (McDonald Observatory and Department of Astronomy, University of Texas, Austin, Texas, USA), M. Asplund (Research School of Astronomy and Astrophysics, The Australian National University, Weston, Australia), A. Alves-Brito (Instituto de Fisica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil), L. Casagrande (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australia), S. Dreizler (Institut für Astrophysik, University of Göttingen, Germany), T. Monroe (Universidade de São Paulo, Brazil), L. Spina (Universidade de São Paulo, Brazil) and M. Tucci Maia (Universidade de São Paulo, Brazil).

ESO is the foremost intergovernmental astronomy organisation in Europe and the world’s most productive ground-based astronomical observatory by far. It is supported by 16 countries: Austria, Belgium, Brazil, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom, along with the host state of Chile. ESO carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities enabling astronomers to make important scientific discoveries. ESO also plays a leading role in promoting and organising cooperation in astronomical research. ESO operates three unique world-class observing sites in Chile: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope, the world’s most advanced visible-light astronomical observatory and two survey telescopes. VISTA works in the infrared and is the world’s largest survey telescope and the VLT Survey Telescope is the largest telescope designed to exclusively survey the skies in visible light. ESO is a major partner in ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre European Extremely Large Telescope, the E-ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.

Links

• Research paper
• Photos of the ESO 3.6-metre telescope

Contacts

Megan Bedell
University of Chicago
USA
Tel: +1 518 488 9348
Email: mbedell@oddjob.uchicago.edu

Jorge Meléndez
Universidade de São Paulo
Brazil
Tel: +55 11 3091 2840
Email: jorge.melendez@iag.usp.br

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