새로운 행성이 숨어 있는걸까?

 

Credit: ESO/G. Anglada-Escudé

이 주의 천체사진으로 뽑은 이 독특한 사진은 ESO의 행성탐사장비인 HARPS(고정밀 시선속도측정 행성탐사기, the High Accuracy Radial velocity Planet Searcher)에 의해 최근 수집된 데이터를 보여주고 있다. 

 

이 데이터는 지구에서 가장 가까운 3개의 적색난쟁이별인 켄타우루스자리 프록시마 별과 바너드의 별, 그리고 로스 154(Ross 154) 주위에서 

암석형 행성을 탐사하고 있는 레드닷 캠페인(Red Dots campaign)을 진행하는 동안 수집된 것이다.

 

이 캠페인은 2016년 초에 시작되었으며 켄타우루스 프록시마 별 주위에서 프록시마 b 라는 외계행성을 발견해 내는 성과를 이루었다.

 

레드닷 캠페인은 모든 과학 실험을 공개상태에서 진행하는 것으로 설계되었다. 

이는 일반 대중이 직접 데이터를 볼 수 있고, 관측진행에 기여도 할 수 있음을 의미한다.

 

켄타우루스자리 프록시마 별에서 수집된 이 데이터에서 새로운 외계행성을 발견할 수 있겠는가?

 

별의 움직임을 주의깊게 추적하다보면 외계행성의 존재를 밝혀낼 수 있다.

 

별이 중력에 의해 행성을 끌어당기는 것처럼, 행성들 역시 별에 인력을 행사한다. 

그 결과 별도 앞뒤좌우로 흔들리게 되는데 이 와중에 아주 미미하지만 측정가능한 파장의 편이를 보이게 된다.

천문학자들은 이 반복적인 변화를 분석하고 예측함으로써 행성의 존재를 유추하게 된다.

 

상단 왼쪽의 그래프는 2016년, 프록시마 b 행성의 존재를 확정해준 데이터이다. 

 

이 데이터는 행성이 자신의 별인 켄타우루스자리 프록시마 별에 어떤 영향을 끼쳤는지 보여주고 있다. 

켄타우루스자리 프록시마 별이 지구를 향해 다가왔다가 멀어졌다를 반복한 것이다.

곡선으로 나타나는 그래프는 별이 흔들리고 있음을 말해주고 있는데 매 11.2일을 주기로 규칙적으로 반복되는 시선속도의 양상을 보여주고 있다.

 

상단 오른쪽은 레드닷 캠페인이 진행되는 동안 HARPS가 수집한 새로운 관측 데이터를 보여주고 있다.

 

이 새로운 데이터는 프록시마 b의 존재를 다시금 확인해 주고 있다.(노란색)

그런데 동시에 또다른 패턴도 나타난다. 

보이는 바와 같이 이 데이터는 2016년 데이터와 동일하게 전반적으로 하강하는 양상을 보여주고 있는데 이 부분에 또다른 행성이 존재할 가능성이 나타나고 있는 것이다.

 

이러한 패턴을 만드는 원인이 무엇인지를 정확히 판단하기 위해 천문학자들은 계량수학 도구를 이용할 필요가 있다.

계량수학 도구중 하나가 주기도(periodogram)이라 부르는 것이다. 

이것은 데이터 상에서 반복되는 신호를 찾는 것으로서 이 그래프에서는 확연하게 위로 솟아오르는 그래프를 찾는 것이며 바로 이 부분이 행성의 존재를 암시해주는 부분이다.

 

하단 그래프는 이 새로운 데이터를 주기도의 방법으로 해석한 것이다.

앞쪽으로 포진한 신호들(하얀색)은 프록시마 b 행성을 나탄낸다.

 

그 다음에 나타는 신호들이 나타내는 가능한 주기 조합을 보면 약 200일을 주기로 위쪽 그래프에서 나타나는 패턴을 만들어내고 있음을 알 수 있다.

그래프의 최대치가 비슷한 높이를 보인다는 것은 이 신호가 정확하게 특정 지점을 찍어내고 있는 것이 아니며 원초적인 불확실성을 여전히 내포하고 있음을 의미한다.

 

이 프로젝트는 9월 말까지 측정 데이터를 계속 모아갈 것이다. 

 

당신도 레드닷 캠페인에서 진행되는 분석을 함께 할 수 있으며 레드닷 웹사이트(https://reddots.space/)나 페이스북(https://www.facebook.com/RedDotsSpace/), 트위터(https://twitter.com/RedDotsSpace)를 통해서 관측에 기여도 할 수 있다.

 

 

출처 : 유럽남부천문대(European Southern Observatory) Picture of the Week  2017년 9월 11일자 

       http://www.eso.org/public/images/potw1737a/      

         

참고 : 다양한 외계행성 및 외계행성계에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
           https://big-crunch.tistory.com/12346973

 

원문>

Do-it-yourself Science — is Proxima c hiding in this graph?

This unusual Picture of the Week showcases the latest data gathered by ESO’s exoplanet hunter, the High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS), during the ongoing Red Dots campaign, a search for terrestrial planets around our nearest three red dwarf stars: Proxima Centauri, Barnard’s Star, and Ross 154. The campaign was launched earlier in 2017 to build on the 2016 discovery of Proxima b around our nearest stellar neighbour, Proxima Centauri. Red Dots is designed as an open notebook science experiment, meaning the public has access to the data and can even contribute observations. Can you see a new exoplanet in these data of Proxima Centauri?

By carefully tracing the movement of a star over time, graphs like these can reveal the presence of exoplanets. Just as a star pulls on its orbiting planets using gravity, planets pull on the star, causing the star to wobble and shift the wavelength of its light by a small but measureable amount. By analysing the predictable, repeating changes, astronomers can infer the presence of a planet. The top left graph displays the 2016 data that confirmed the existence of Proxima b, showing how the planet is causing its parent star, Proxima Centauri, to move towards and away from Earth over time. The curved line represents the wobbling signal of the star, with the regular pattern of changing radial velocities (RV) repeating every 11.2 days.

The top right graph shows new measurements made with HARPS during the Red Dots campaign. The new data once again confirms Proxima b’s signal (in yellow), but also includes additional data patterns — visible here as a downward slope in both the 2016 and 2017 data points — hinting that there may be more to be discovered. To make a firmer statement on what is causing these patterns, astronomers need to use quantitative mathematical tools.

One such mathematical tool is called a periodogram, which searches for repeating signals in the data — displayed here as prominent peaks — that indicate the presence of a planet. The graph on the bottom panel shows the periodogram for the new data. The first signal (in white) corresponds to Proxima b. The second set of possible periods (in red), of around 200 days, are produced from patterns seen in the top panels. The presence of multiple peaks of similar heights means a signal cannot be precisely pinpointed and that its origin remains unclear.

The project will continue acquiring measurements until the end of September this year. You can follow along as the Red Dots campaign unfolds and even contribute observations via the Red Dots website, Facebook, or Twitter accounts.

 

Credit:ESO/G. Anglada-Escudé