TRAPPIST-1b와 TRAPPIST-1c

 

Illustration Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)  Science Credit: NASA, ESA, and J. de Wit (MIT)

 

그림 1> 이 상상화는 태양보다 훨씬 작고 온도도 낮은 백색난쟁이 별 전면을 지나는 두 개의 지구 크기 외계행성을 묘사하고 있다.

TRAPPIST-1b와 TRAPPIST-1c라는 이름을 가지고 있는 이 외계행성들은 40 광년 거리에 위치하고 있다.

각각의 행성들은 지구와 태양이 떨어져 있는 거리보다 20배에서 100배까지 더 가까운 거리로 자신의 별을 돌고 있다.

과학자들은 이 두 개 행성 모두, 또는 최소한 하나는 표면에 액체의 물이 유지될 수 있을만한 온도가 유지되는 생명체서식가능구역 내에 위치하고 있을 것으로 추정하고 있다.

허블우주망원경은 이 행성 주위로 퍼져나온 대기의 증거를 찾아보려 했으나 아무것도 발견하지 못했다.

이러한 사실은 이 행성이 지구처럼 매우 얇으면서도 고밀도의 대기를 가지고 있을 가능성을 말해주는 것이기도 하다.

 

천문학자들이 허블우주망원경을 이용하여 태양계 바깥에 있는 지구 크기의 행성으로서 대략 온대지방과 비슷한 온도를 유지하고 있는 외계행성을 찾아냈다.
이는 이번에 연구대상이 된 이 두 개 외계행성에 생명체가 서식할 가능성을 높여주는 결과이다.

 

천문학자들이 발견한 외계행성은 TRAPPIST-1b와 TRAPPIST-1c라는 이름의 외계행성이다.
지구로부터 40 광년 거리에 위치하고 있는 이 외계행성들은 주로 수소가 주종을 이루는 가스상 행성에서 발견되는 것처럼 대기가 부풀어오른 모습을 하고 있지는 않은 것으로 조사되었다.

 

연구팀의 일원인 우주망원경과학연구소 니콜 루이스(Nikole Lewis)의 설명은 다음과 같다.
"수소-헬륨 대기에 뒤덮혀 있지 않다는 사실은 이 행성들에 생명체가 서식할 가능성을 높여주는 결과이기도 합니다.
만약 이 행성의 대기가 수소-헬륨에 뒤덮혀 있었다면, 그 두꺼운 대기로 인해 온실효과가 발생하면서 생명체가 서식할 가능성 자체가 확연히 줄어들었을 것입니다."
 
이번 연구를 이끈 메사추세츠 기술연구소의 줄리엔 드 위트(Julien de Wit)는 허블우주망원경의 WFC3를 이용하여 근적외선에서 이 행성을 관측하였다.
연구팀은 분광기를 이용하여 빛을 분해했으며 대기의 화학적 조성에 대한 단서를 얻을 수 있었다.

 

대기의 구성 요소는 아직 밝혀진 것이 없어 추가 관측을 필요로 하고 있지만 수소와 헬륨의 집중 양상이 낮게 나타난다는 것과 그것이 갖고 있는 의미로 인해  과학자들의 관심을 끌고 있다.

 

NASA 과학임무위원회 국장보대리 제프 요더(Geoff Yoder)의 평가는 다음과 같다.
"이번 관측은 가까운 거리에 있는 이 새로운 행성이 지구와 같은 암석질행성일 가능성이 있는지, 또한 그곳에 생명체가 존재할 수 있는지를 알아가는데 있어 첫 발을 내디딘 것이라 할 수 있습니다."

 

이 행성들은 물병자리 방향에 위치하고 있는 최소 5억년 이상이 된 적색난쟁이별 주위를 돌고 있다.

 

이 행성들은 2015년 말 ESO 라실라 천문대에 자리잡고 있는 벨기에의 자동 망원경인 TRAPPIST(the TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope)에 의해 발견되었다.

 

TRAPPIST-1b와 TRAPPIST-1c는 각각 1.5일과 2.4일을 주기로 자신의 별인 적색난쟁이별을 공전하고 있다.
자신의 별에 대한 이 행성들의 거리가 지구와 태양 대비 20배에서 100배나 더 가까운 거리에 위치하고 있는 것이다.

 

 

Credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

 

그림 2> 지구 정도 크기의 외계행성들이 적색난쟁이별 주위를 돌고 있는 TRAPPIST-1 행성계는 태양계에서 가장 안쪽을 도는 수성 궤도 안쪽으로 쏙 들어갈만큼 작은 궤도를 가지고 있다.

 

그러나 이 별은 우리 태양보다 훨씬더 희미하기 때문에 과학자들은 이 두 개 행성 모두, 아니면 최소한 하나는 표면에 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 온도대역인 생명체서식가능구역 상에 위치하고 있을 것으로 추정하고 있다.
 

지난 5월 4일 천문학자들은 드물게 발생하는 이 두 개 행성의 동시 통과 현상을 볼 수 있었다.
당시 두 개 행성이 모두 수 분 차이로 자신의 별 전면을 가로질러 갔으며 이로인해 두 개 행성의 대기를 통과해서 나온 별빛을 측정할 수 있었다.

이처럼 매 2년마다 한번씩 일어나는 이중 통과 현상은 행성의 대기 특성에 대한 동시 지표를 제공해주는 결합신호를 제공해주었다.

 

과학자들은 허블우주망원경이 이끄는 후속 연구를 통해 이 행성들에서 지구와 금성과 같이 수소보다 무거운 원소들로 구성된 비교적 얇은 대기를 찾게 되기를 희망하고 있다.

 

이번 논문의 제2저자인 NASA 고다드우주비행센터 한나 웨이크포드(Hannah Wakeford)의 설명은 다음과 같다.
"더 많은 데이터를 확보하면 대기 상에서 메탄이나 물의 흔적을 발견할 수 있게 될지도 모릅니다.
이러한 성분들은 이 대기의 깊이를 가늠할 수 있는 지표가 되죠."

 

NASA의 제임스웹우주망원경을 포함한 향후 망원경들을 이용하여 관측이 진행된다면 이 대기의 완전한 조성을 결정할 수 있게 될 것이고 이산화탄소나 오존, 수증기와 메탄과 같은 생명체의 흔적을 보여줄만한 지표도 찾아볼 수 있을 것이다.

 

제임스웹우주망원경은 또한 이 행성의 온도와 대기압을 분석할 수 있는 관측 데이터도 제공해줄 것이다.
이 정보들은 생명체의 존재 가능성을 가늠해볼 수 있는 핵심정보에 해당한다.

 

이 행성들은 SPECULOOS 서베이 (EClipsing ULtra-cOOl Stars survey)의 생명체서식 가능성을 가진 행성탐사에서 처음으로 발견된 지구 크기의 행성이다.
SPECULOOS 서베이는 적색난쟁이별 근처에서 지구정도의 크기를 가진 행성을 1000개 이상 찾아낼 계획을 가지고 있다.

 

아직까지 이 서베이는 이에 해당하는 행성을 고작 15개만 분석해낸 상태이다.

 

줄리엔 드 위트의 설명은 다음과 같다.
"이 행성들은 현재 운용되고 있는 망원경들과 운용이 예정된 망원경들만으로 상세한 연구가 가능한 행성들이어서 생명체가 살기 적합한지 여부를 결정할 수 있는 행성들입니다.
허블우주망원경은 해당 행성들의 대기에 대해 사전 조사를 수행할 수 있는 능력을 갖추고 있으며 천문학자들에게 제임스웹 우주망원경을 통해 보다 상세한 연구가 진행될 필요가 있는 최상의 지구 정도 크기 행성 후보들을 제공해 줄 것입니다."

 

이번 연구결과는 7월 20일 네이처지를 통해 발표되었다.

 

출처 : 허블사이트 2016년 7월 20일 발표 뉴스
         http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2016/27/
        
참고 : 외계행성에 대한 다양한 포스팅은 하기 링크 INDEX를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346973

 

원문>

News Release Number: STScI-2016-27

NASA's Hubble Telescope Makes First Atmospheric Study of Earth-Sized Exoplanets

Using NASA's Hubble Space Telescope, astronomers have conducted the first search for atmospheres around temperate, Earth-sized planets beyond our solar system and found indications that increase the chances of habitability on two exoplanets.

Specifically, they discovered that the exoplanets TRAPPIST-1b and TRAPPIST-1c, approximately 40 light-years away, are unlikely to have puffy, hydrogen-dominated atmospheres usually found on gaseous worlds.

"The lack of a smothering hydrogen-helium envelope increases the chances for habitability on these planets," said team member Nikole Lewis of the Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland. "If they had a significant hydrogen-helium envelope, there is no chance that either one of them could potentially support life because the dense atmosphere would act like a greenhouse."

Julien de Wit of the Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, Massachusetts, led a team of scientists to observe the planets in near-infrared light using Hubble's Wide Field Camera 3. They used spectroscopy to decode the light and reveal clues to the chemical makeup of an atmosphere. While the content of the atmospheres is unknown and will have to await further observations, the low concentration of hydrogen and helium has scientists excited about the implications.

"These initial Hubble observations are a promising first step in learning more about these nearby worlds, whether they could be rocky like Earth, and whether they could sustain life," said Geoff Yoder, acting associate administrator for NASA's Science Mission Directorate in Washington, D.C. "This is an exciting time for NASA and exoplanet research."

The planets orbit a red dwarf star at least 500 million years old, in the constellation of Aquarius. They were discovered in late 2015 through a series of observations by the TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope (TRAPPIST), a Belgian robotic telescope located at the European Southern Observatory’s (ESO’s) La Silla Observatory in Chile.

TRAPPIST-1b completes a circuit around its red dwarf star in 1.5 days and TRAPPIST-1c in 2.4 days. The planets are between 20 and 100 times closer to their star than Earth is to the sun. Because their star is so much fainter than our sun, researchers think that at least one of the planets, or possibly both, may be within the star's habitable zone, where moderate temperatures could allow for liquid water to pool.

On May 4, astronomers took advantage of a rare simultaneous transit, when both planets crossed the face of their star within minutes of each other, to measure starlight as it filtered through any existing atmosphere. This double-transit, which occurs only every two years, provided a combined signal that offered simultaneous indicators of the atmospheric characteristics of the planets.

The researchers hope to use Hubble to conduct follow-up observations to search for thinner atmospheres, composed of elements heavier than hydrogen, like those of Earth and Venus.

"With more data, we could perhaps detect methane or see water features in the atmospheres, which would give us estimates of the depth of the atmospheres," said Hannah Wakeford, the paper's second author, at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

Observations from future telescopes, including NASA's James Webb Space Telescope, will help determine the full composition of these atmospheres and hunt for potential biosignatures, such as carbon dioxide and ozone, in addition to water vapor and methane. Webb also will analyze a planet's temperature and surface pressure — key factors in assessing its habitability.

These planets are the first Earth-sized worlds found in the Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars (SPECULOOS) survey, which will search more than 1,000 nearby red dwarf stars for Earth-sized worlds. So far, the survey has analyzed only 15 of those stars.

"These Earth-sized planets are the first worlds that astronomers can study in detail with current and planned telescopes to determine whether they are suitable for life," said de Wit. "Hubble has the ability to play the central atmospheric pre-screening role to tell astronomers which of these Earth-sized planets are prime candidates for more detailed study with the Webb telescope."

The results of the study appear in the July 20 issue of the journal Nature.

CONTACT

Felicia Chou
NASA Headquarters, Washington, D.C
202-358-0257
felicia.chou@nasa.gov

Donna Weaver / Ray Villard
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland
410-338-4493 / 410-338-4514
dweaver@stsci.edu / villard@stsci.edu

Julien de Wit
Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts
jdewitt@mit.edu

Hannah Wakeford
NASA Goddard Spaceflight Center, Greenbelt, Maryland
301-286-7975
hannah.wakeford@nasa.gov

Nikole Lewis
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland
410-338-4820
nlewis@stsci.edu