2016. 10. 3. 22:37ㆍ3. 천문뉴스/ESA 허블
그림 1> 이 상상화는 두 개의 적색난쟁이별 주위를 도는 거대한 가스상 행성을 그려본 것이다.
OGLE-2007-BLG-349라는 이름의 이 행성계는 8,000 광년 거리에 위치하고 있다.
토성 질량 정도의 이 외계행성은 4억 8천만 킬로미터 거리에서 두 개의 별을 공전하고 있다.
두 개의 적색난쟁이별은 서로에 대해 1,100만 킬로미터 떨어져 있다.
이 상상화는 이 행성의 존재를 확정하는데 일조한 허블우주망원경의 관측 데이터를 기반으로 그려진 것이다.
이 행성계는 너무나 멀리 떨어져 있어서 이 외계행성을 허블우주망원경으로 촬영해 낼 수는 없었다.
이 행성의 존재는 미세중력렌즈를 통해 유추된 것이다.
미세중력렌즈 현상은 앞쪽에 자리잡고 있는 별의 중력이 뒤쪽에 자리잡고 있는 별과 순간적으로 일직선상에 위치하면서 뒤쪽 별의 빛을 구부리고 증가시키는 현상이다.
이렇게 증가된 빛의 특정한 성격은 앞쪽에 위치하는 별의 성격이나 이와 연관된 행성을 알아낼 수 있는 단서를 제공해준다.
이 행성계는 미세중력렌즈 기술을 이용하여 확정된 첫번째 이중별 행성계가 되었다.
두 개 별 주위를 공전하고 있는 행성이 허블우주망원경을 이용한 스펙트럼의 구부러짐 현상을 통해 발견되었다.
이 행성은 자신의 중력장 내에서 빛을 구부리는 이른바 미세중력렌즈 현상을 일으키고 있었다.
이 행성의 미세중력렌즈 현상이 처음 포착된 것은 2007년이었다.
그리고 이 미세중력렌즈 현상에 대한 추가 관측을 통해 이 행성은 이중별 주위를 공전하는 행성으로서는 처음으로 그 존재가 확정되었다.
현재까지 포착되고 있는 외계행성의 대다수는 하나의 별 주위를 돌고 있는 행성들이다.
이중별 주위를 공전하고 있는 행성으로서 현재까지 발견된 것은 극히 소수이다.
이들 대부분은 NASA의 케플러 위성에 의해 발견된 것으로서 행성이 자신의 별 전면을 지나는 식현상을 통해 발견되었다.[1]
그런데 이번에 새로 발견된 행성은 매두 독특한 양상을 보여주고 있었다.
이번 논문의 주저자인 NASA 고다드우주비행센터 데이비드 베네트( David Bennett)의 설명은 다음과 같다.[2]
"미세중력렌즈현상을 통해 이 외계행성을 발견한 것은 2007년입니다.
이 미세중력렌즈현상을 보다 세밀하게 분석한 결과 별과 행성 말고도 미세중력렌즈현상에 관여하고 있는 제 3의 천체가 있다는 명확한 증거가 발견되었습니다."
OGLE-2007-BLG-349 로 등재되어 있는 이 미세중력렌즈현상은 가시광선을 이용한 중력렌즈 실험( the Optical Gravitational Lensing Experiment, OGLE)이 수행되는 동안 관측되었다.[3]
OLLE은 별이나 외계행성에 의해 소규모로 생성되는 시공간의 굴곡을 찾거나 관측하였다.
이러한 시공간의 굴곡은 아인슈타인이 일반상대성이론에서 예견한 것이었다.
바로 이 소규모 시공간의 굴곡이 미세중력렌즈 현상으로 알려져 있다.
그러나 OGLE 프로젝트의 관측으로는 OGLE-2007-BLG-349 미세중력렌즈 현상에서 나타나는 세번째 천체에 대해서는 그 정체를 밝혀낼 수가 없었다.
대부분의 미세중력렌즈 모델은 관측된 빛의 곡률을 명쾌하게 설명할 수 있다.
바로 여기서 허블우주망원경의 관측을 통해 OGLE이 취득한 빛의 곡률이 이중별을 도는 외계행성에 의해서만 발생할 수 있는 것이라는 점이 지적되었다.
이번 논문의 공동저자인 바르샤바대학 안드레이 유달스키(Andrzej Udalski)의 설명은 다음과 같다.
"OGLE 프로젝트를 통해 현재까지 발견한 미세중력렌즈 현상은 17,000개가 넘습니다.
그런데 이중에서 이중별계의 행성이 발견되기는 이번이 처음입니다."
이 선구적인 발견은 흥미로운 가능성을 말해주고 있기도 하다.
케플러 위성이 탐지해낸 외계행성은 주로 작은 공전궤도를 가지고 있다.
그 결과 케플러 위성이 탐지해낸 이중별 주위의 행성들은 안정적으로 유지될 수 있는 공전궤도의 하한선에 근접해 있는 행성들이다.
그러나 미세중력렌즈를 이용하면 자신의 별들로부터 훨씬 멀리 떨어져 있는 행성을 찾아낼 수 있다.
이번 논문의 공동저자인 독일 하이델베르그 천문 레켄 연구소 이아니스 트사프라스(Yiannis Tsapras)의 설명은 다음과 같다.
"이번 발견은 이중별에서 발생하는 중력렌즈현상에 대한 우리의 관측 전략을 재검토할 필요가 있음을 말해주는 결과이기도 합니다.
어쨌든 이번 발견은 미세중력렌즈를 이용하여 새로운 발견이 가능하다는 점을 말해주는 매우 흥미로운 결과입니다."
연구팀은 미세중력렌즈 현상을 통해 이중별계의 행성을 성공적으로 탐지해낼 수 있음을 보여주었으며 이 새로운 세계를 탐지해내는데 있어 허블우주망원경이 매우 중요한 역할을 수행할 수 있음을 보여주었다.
각주
[1] 식현상은 관측대상인 외계행성이 관측자와 자신의 별 사이에 자리잡게 될 때 발생한다.
식 현상동안 별빛의 일부가 차단되고 그 결과 별빛은 더 흐려지게 된다.
이러한 식 현상에 대한 동영상은 다음의 링크를 참고하라
http://www.spacetelescope.org/videos/heic0720c/
[2] 미세중력렌즈는 관측자와 관측대상 사이의 모종의 질량체로 인해 빛이 통과하는 경로가 구부러지는 중력렌즈현상 중 가장 약하게 발생하는 중력렌즈현상이다.
일반적인 중력렌즈 현상이 동일한 대상에 대해 여러 개의 화상을 만들어내거나 그 모습을 아치 형태로 뒤틀어버림에 반해 미세중력렌즈현상은 관측대상의 밝기 변화를 유발시킨다.
[3] OGLE 은 1992년 시작된 폴란드의 천문 프로젝트로서 미세중력렌즈를 이용한 암흑물질 탐사를 주목표로 하고 있는 프로젝트이다.
이러한 OGLE 프로젝트에 의해 여러 개의 외계행성이 발견되었다.
OGLE에 의해 외계행성이 발견되는 와중에 MOA(Microlensing Observations in Astrophysics), MicroFUN (Microlensing Follow-Up Network), PLANET (Probing Lensing Anomalies NETwork), Robonet과 같은 다른 여러 프로젝트들이 외계행성 발견에 도움을 주었다.
출처 : 유럽우주국(ESA) 허블 2016년 9월 22일 발표 뉴스
http://www.spacetelescope.org/news/heic1619/
참고 : OGLE-2007-BLG-349를 비롯한 다양한 외계행성 및 원시행성원반에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
https://big-crunch.tistory.com/12346973
원문>
heic1619 — Science Release
Hubble helps find light-bending world with two suns
22 September 2016
A distant planet orbiting two stars, found by its warping of spacetime, has been confirmed using observations from the NASA/ESA Hubble Space Telescope. The planet’s mass caused what is known as a microlensing event, where light is bent by an object’s gravitational field. The event was observed in 2007, making this the first circumbinary planet to be confirmed following detection of a microlensing event.
The majority of exoplanets detected so far orbit single stars. only a few circumbinary planets — planets orbiting two stars — have been discovered to date. Most of these circumbinaries have been detected by NASA’s Kepler mission, which uses the transit method for detection [1].
This newly discovered planet, however, is very unusual. “The exoplanet was observed as a microlensing event in 2007. A detailed analysis revealed a third lensing body in addition to the star and planet that were quite obvious from the data,” says David Bennett from the NASA Goddard Space Flight Center, USA, lead author of the study [2].
The event, OGLE-2007-BLG-349, was detected during the Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) [3]. OGLE searches for and observes effects from small distortions of spacetime, caused by stars and exoplanets, which were predicted by Einstein in his theory of General Relativity. These small distortions are known as microlensing.
However, the OGLE observation could not confirm the details of the OGLE-2007-BLG-349 event on its own, especially the nature of the third, unknown lensing body. A number of models could have explained the observed light curve. The additional data from Hubble were essential to enable the scientists to pin down a circumbinary planet as the only possible explanation for both OGLE’s light curve and the Hubble observations.
“OGLE has detected over 17 ,000 microlensing events, but this is the first time such an event has been caused by a circumbinary planetary system,” explains Andrzej Udalski from the University of Warsaw, Poland, co-author of the study.
This pioneering discovery suggests some intriguing possibilities. While Kepler is more likely to detect planets with small orbits — and indeed all the circumbinary planets it discovered are very close to the lower limit of a stable orbit — microlensing allows planets to be found at distances far from their host stars.
“This discovery, suggests we need to rethink our observing strategy when it comes to stellar binary lensing events,” explains Yiannis Tsapras, co-author of the study from the Astronomisches Recheninstitut in Heidelberg, Germany. “This is an exciting new discovery for microlensing”.
Now that the team has shown that microlensing can successfully detect events caused by circumbinary planets, Hubble could provide an essential role in this new realm in the continued search for exoplanets.
Notes
[1] During a transit an exoplanet moves between its parent star and the observer. As a result a small fraction of the star’s light is blocked and the star becomes fainter. See this video for an artist’s impression of a transit.
[2] Microlensing is the weakest form of gravitational lensing — the bending of the path of a light ray by some body of mass between a light source and an observer. While strong lensing can lead to multiple images of the same object or to distorted arcs, microlensing causes a change in the brightness of the distant object, caused by the lens.
[3] OGLE is a Polish astronomical project that was established in 1992, with the primary intention of investigating dark matter using gravitational microlensing. Several exoplanets have also been discovered by OGLE. While the event was discovered by OGLE other groups and projects contributed as well: MOA (Microlensing Observations in Astrophysics), MicroFUN (Microlensing Follow-Up Network), PLANET (Probing Lensing Anomalies NETwork), and Robonet.
More information
The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between ESA and NASA.
Image credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
Links
Contacts
David Bennett
NASA Goddard Space Flight Center
Greenbelt, USA
Tel: +1 574 3156621
Email: david.bennett@nasa.gov
Andrzej Udalski
Warsaw University
Warsaw, Poland
Tel: +48 22 5530 507 116
Email: udalski@astrouw.edu.pl
Yiannis Tsapras
Astronomisches Rechen-Institut, University of Heidelberg
Heidelberg, Germany
Tel: +49 6221 54 1830
Email: ytsapras@ari.uni-heidelberg.de
Mathias Jäger
ESA/Hubble, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 176 62397500
Email: mjaeger@partner.eso.org