2018. 4. 4. 22:34ㆍ3. 천문뉴스/유럽남부천문대(ESO)
그림 1> 이 그림은 온화한 기후를 갖고 있을 것으로 추정되는 로스 128 b 행성을 그린 상상화이다.
이 행성계의 별인 적색난쟁이별이 배경으로 보인다.
온화한 기후를 갖고 있을 것으로 추정되는 지구 크기의 외계행성이 고작 11광년 거리에서 발견되었다.
이번 발견은 ESO의 특이행성탐사를위한HARPS장비(ESO’s unique planet-hunting HARPS instrument)를 이용하여 이루어졌다.
로스 128b(Ross 128 b)로 등재된 이 행성은 프록시마 b(Proxima b)이후 온대성 기후를 가지고 있을 것으로 추정된 행성으로서는 태양계로부터 두 번째로 가까운 외계행성이다.
또한 이 행성은 활동성이 없는 적색난쟁이별을 공전하는 행성으로서는 가장 가까운 곳에 위치한 행성이기도 한데, 이러한 특성은 이 행성에 생명체가 존재할 가능성을 높여주는 요소이기도 하다.
로스 128b는 차후 외계행성의 대기에서 생명체의 표식을 발견해 낼 수 있는 ESO초거대망원경(ESO’s Extremely Large Telescope, 이하 ELT)의 주요 관측 대상이 될 예정이다.
라실라 천문대에서 ESO 고정밀시선속도측정행성탐사기를 이용한 연구팀이 적색난쟁이별 로스 128 (Ross 128) 주위를 매 9.9일을 주기로 공전하는 작은 행성을 발견했다.
지구 정도의 크기를 가진 이 행성은 그 표면 온도가 지구와 유사할 것으로 추정되고 있다.
로스 128은 이와 같은 외계행성을 거느린 근거리 별로서는 가장 잠잠한 상태를 유지하고 있는 별이다.
이번 발견을 담은 논문의 공동저자인 제네바 대학, 제네바 천문대의 니콜라 아스튜딜로-데프루(Nicola Astudillo-Defru)의 설명은 다음과 같다.
"이번 발견은 10년간 축적된 HARPS데이터에 대한 강도높은 모니터링과 최첨단 데이터 해석 기술에 의해 가능했습니다.
현재로서는 오직 HARPS 만이 이와 같은 정밀한 데이터 처리 및 분석이 가능하기 때문에 HARPS는 운영된지 15년이 지난 지금까지도 이와 같은 종류의
외계행성을 탐사할 수 있는 최상의 장비로 남아 있습니다."
적색난쟁이별은 우주에 존재하는 별들 중 가장 온도가 낮고 희미한 - 그러면서도 가장 일반적인 - 별이다.
따라서 이 유형의 별들은 외계행성을 탐사하는데 최상의 대상이 되며 그 연구사례 역시 가파르게 증가하고 있다.
이번 논문의 주저자인 그레노블-알프스/CNRS 대학 - 그레노블 행성학 및 천체물리학 연구소의 사비에르 본필스(Xavier Bonfils)는
자신들의 탐사 프로그램을 '행복으로 가는 지름길(The shortcut to happiness)'이라고 명명했다.
이와 같은 별들 주변에서 지구와 비슷한 행성을 찾는 것이 태양과 유사한 별들 주위에서 찾아내는것보다 비교적 더 쉽기 때문이다. [1]
켄타우루스자리 프록시마 별을 포함한 수많은 적색난쟁이별들은 이따금씩 자신의 주위를 돌고 있는 행성들에게 대단히 파괴적인 자외선이나 X선을 끼얹곤 한다.
그런데 로스 128은 매우 잠잠한 상태를 유지하는 별처럼 보인다.
따라서 이곳에 있는 행성들은 생명체가 안락하게 거주할 수 있는 가장 가까운 행성이 될 가능성이 있다.
로스 128이 지금은 11광년 거리에 위치하고 있지만 이 별은 우리쪽으로 움직이고 있기 때문에 79,000년이 지나면 가장 가까운 별이된다.
79,000년이라는 시간은 천문학적 견지로보면 정말 눈깜짝할 사이에 해당한다.
따라서 그 때까 되면 로스 128 b는 프록시마 b로부터 가장 가까운 외계행성의 지위를 넘겨받게 된다.
연구팀은 HARPS 의 데이터를 이용하여 로스 128 b가 태양에 대한 지구 거리 대비 자신의 별에 20배는 더 가깝게 붙어 있음을 알아냈다.
자신의 별에 이렇게 바짝 다가가 있음에도 불구하고 로스 128 b가 받는 복사량은 지구가 태양으로부터 받는 복사량 대비 1.38배에 지나지 않는다.
따라서 로스 128b의 기온은 영하 60도에서 영상 20도 사이일 것으로 추정되고 있다.
이는 적색난쟁이별인 로스 128이 온도가 낮은 희미한 별이기 때문에 가능한 것이다.
이 별의 표면 온도는 태양 표면 온도의 반을 약간 넘어서는 수준이다.
과학자들이 로스 128b를 온화한 기후를 가진 행성으로 분류하고는 있지만 이 행성이 표면에 액체상태의 물이 유지될 수 있는 생명체서식가능지역에 있는지 아니면 그 안쪽 또는 바깥쪽에 있는지에 대해서는 여전히 불확실성이 남아 있다.[2]
천문학자들은 현재 온화한 기후를 가진 외계행성들을 계속 발견해가고 있다.
다음 단계로는 이 행성의 대기와 그 구성 및 화학적 성분에 대해 보다 세밀한 분석을 이어가게 될 것이다.
그리고 매우 중요한 요소로서 가까운 외계행성의 대기에서 산소와 같은 생명작용의 지표를 발견하게 된다면 매우 큰 한 걸음을 내딛는 것이 될 것이다.
ESO가 준비중인 ELT는 선도적으로 이러한 작업을 수행하게 될 것이다.[3]
사비에르 본필스의 소감은 다음과 같다.
"ESO의 새로운 탐사장비는 그 특성을 충분히 규명할 수 있는 지구질량의 외계행성 목록을 구축하는데 핵심적인 역할을 수행할 것입니다.
특히 HARPS에 장착되어 있는 적외선 장비인 NIRPS는 주로 적외선에서 복사를 방출하는 적색난쟁이별을 보다 효율적으로 관측할 수 있게
해 줄 것입니다.
그렇게 대상이 찾아지면 ELT는 이들 외계행성에 대한 보다 많은 특성들을 알아낼 수 있는 기회를 제공해 줄 것입니다."
사진 1> 이 사진에는 처녀자리의 적색난쟁이별 로스 128과 그 주변 하늘이 담겨 있다.
이 사진은 DSS2의 일환으로 촬영된 것이다.
로스 128이 사진 한가운데 보인다.
자세히 보면 로스 128의 모습은 여러겹으로 보이는데 이는 이 사진이 40년의 간격을 두고 촬영된 사진으로 만들어졌기 때문이다.
이 별까지의 거리는 고작 11광년 밖에 되지 않을 정도로 가깝기 때문에 이 기간에 별의 겉보기 위치가 확실히 크게 달라졌기 때문이다.
로스 128은 대단히 잠잠한 적색 난쟁이별이다.
이 별 주위에는 지구와 유사한 질량에 온화한 기후를 가진 외계행성 로스 128 b가 공전하고 있다.
표 1> 이 표는 황도대의 거대한 별자리인 처녀자리를 보여주고 있다.
희미한 적색난쟁이별 로스 128의 위치가 붉은색 원으로 표시되어 있다.
이 별은 처녀자리 별들 중 지구와 가장 가깝기 때문에 처녀자리 프록시마 별로도 알려져 있다.
이 별 주위를 지구와 비슷한 질량을 가진 로스 128 b라는 외계행성이 공전하고 있다.
표 상의 별들은 대부분 청명하고 어두운 밤하늘이라면 맨눈으로도 볼 수 있는 별들이다.
로스 128은 작은 망원경으로 볼 수 있다.
각주
[1] 질량이 적은 적색난쟁이별을 바짝 붙어 돌고 있는 행성은 태양과 같이 좀더 무거운 질량을 가진 별로부터 좀더 멀리 떨어져 돌고 있는 비슷한 행성에 비해 훨씬더 많은 중력을 자신의 별에 행사한다.
그 결과 별에 반동이 발생하고 이로인해 대상을 찾기가 더 쉬워진다.
반면 적색난쟁이별은 희미한 별이어서 외계행성을 탐지하기 위해 매우 정밀한 측정치를 도출할 수 있을만큼 충분한 신호를 얻기가 쉽지만은 않다.
[2] 생명체서식가능지역은 해당 행성의 공전궤도가 별 주위의 특정 영역내에 속해 있는지 여부에 따라 규정된다.
이 영역은 행성 표면에 액체상태의 물이 존재하기 적당한 온도가 유지될 수 있는 영역을 말한다.
[3] 이러한 작업은 해당 행성이 자신의 별로부터 충분한 각거리로 분리될 수 있을만큼 지구와 가까운 극소수의 외계행성에 대해서만 수행될 수 있다..
출처 : 유럽 남부 천문대(European Southern Observatory) Science Release 2017년 11월 15일자
http://www.eso.org/public/news/eso1736/
https://big-crunch.tistory.com/12346973
Closest Temperate World Orbiting Quiet Star Discovered
ESO’s HARPS instrument finds Earth-mass exoplanet around Ross 128
15 November 2017
A temperate Earth-sized planet has been discovered only 11 light-years from the Solar System by a team using ESO’s unique planet-hunting HARPS instrument. The new world has the designation Ross 128 b and is now the second-closest temperate planet to be detected after Proxima b. It is also the closest planet to be discovered orbiting an inactive red dwarf star, which may increase the likelihood that this planet could potentially sustain life. Ross 128 b will be a prime target for ESO’s Extremely Large Telescope, which will be able to search for biomarkers in the planet's atmosphere.
A team working with ESO’s High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) at the La Silla Observatory in Chile has found that the red dwarf star Ross 128 is orbited by a low-mass exoplanet every 9.9 days. This Earth-sized world is expected to be temperate, with a surface temperature that may also be close to that of the Earth. Ross 128 is the “quietest” nearby star to host such a temperate exoplanet.
“This discovery is based on more than a decade of HARPS intensive monitoring together with state-of-the-art data reduction and analysis techniques. only HARPS has demonstrated such a precision and it remains the best planet hunter of its kind, 15 years after it began operations,” explains Nicola Astudillo-Defru (Geneva Observatory – University of Geneva, Switzerland), who co-authored the discovery paper.
Red dwarfs are some of the coolest, faintest — and most common — stars in the Universe. This makes them very good targets in the search for exoplanets and so they are increasingly being studied. In fact, lead author Xavier Bonfils (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS, Grenoble, France), named their HARPS programme The shortcut to happiness, as it is easier to detect small cool siblings of Earth around these stars, than around stars more similar to the Sun [1].
Many red dwarf stars, including Proxima Centauri, are subject to flares that occasionally bathe their orbiting planets in deadly ultraviolet and X-ray radiation. However, it seems that Ross 128 is a much quieter star, and so its planets may be the closest known comfortable abode for possible life.
Although it is currently 11 light-years from Earth, Ross 128 is moving towards us and is expected to become our nearest stellar neighbour in just 79 000 years — a blink of the eye in cosmic terms. Ross 128 b will by then take the crown from Proxima b and become the closest exoplanet to Earth!
With the data from HARPS, the team found that Ross 128 b orbits 20 times closer than the Earth orbits the Sun. Despite this proximity, Ross 128 b receives only 1.38 times more irradiation than the Earth. As a result, Ross 128 b’s equilibrium temperature is estimated to lie between -60 and 20°C, thanks to the cool and faint nature of its small red dwarf host star, which has just over half the surface temperature of the Sun. While the scientists involved in this discovery consider Ross 128b to be a temperate planet, uncertainty remains as to whether the planet lies inside, outside, or on the cusp of the habitable zone, where liquid water may exist on a planet’s surface [2].
Astronomers are now detecting more and more temperate exoplanets, and the next stage will be to study their atmospheres, composition and chemistry in more detail. Vitally, the detection of biomarkers such as oxygen in the very closest exoplanet atmospheres will be a huge next step, which ESO’s Extremely Large Telescope (ELT) is in prime position to take [3].
“New facilities at ESO will first play a critical role in building the census of Earth-mass planets amenable to characterisation. In particular, NIRPS, the infrared arm of HARPS, will boost our efficiency in observing red dwarfs, which emit most of their radiation in the infrared. And then, the ELT will provide the opportunity to observe and characterise a large fraction of these planets,” concludes Xavier Bonfils.
Notes
[1] A planet orbiting close to a low-mass red dwarf star has a larger gravitational effect on the star than a similar planet orbiting further out from a more massive star like the Sun. As a result, this “reflex motion” velocity is much easier to spot. However, the fact that red dwarfs are fainter makes it harder to collect enough signal for the very precise measurements that are needed.
[2] The habitable zone is defined by the range of orbits around a star in which a planet can possess the appropriate temperature for liquid water to exist on the planet’s surface.
[3] This is only possible for the very few exoplanets that are close enough to the Earth to be angularly resolved from their stars.
More information
This research was presented in a paper entitled “A temperate exo-Earth around a quiet M dwarf at 3.4 parsecs”, by X. Bonfils et al., to appear in the journal Astronomy & Astrophysics.
The team is composed of X. Bonfils (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France [IPAG]), N. Astudillo-Defru (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Switzerland), R. Díaz (CONICET – Universidad de Buenos Aires, Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE), Buenos Aires, Argentina), J.-M. Almenara (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Switzerland), T. Forveille (IPAG), F. Bouchy (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Switzerland), X. Delfosse (IPAG), C. Lovis (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Switzerland), M. Mayor (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Switzerland), F. Murgas (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spain), F. Pepe (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Switzerland), N. C. Santos (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço and Universidade do Porto, Portugal), D. Ségransan (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Switzerland), S. Udry (Observatoire de Genève, Université de Genève, Sauverny, Switzerland) and A. Wü̈nsche (IPAG)
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 and by Australia as a strategic partner. 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 and its world-leading Very Large Telescope Interferometer as well as two survey telescopes, VISTA working in the infrared and the visible-light VLT Survey Telescope. ESO is also a major partner in two facilities on Chajnantor, APEX and ALMA, the largest astronomical project in existence. And on Cerro Armazones, close to Paranal, ESO is building the 39-metre Extremely Large Telescope, the ELT, which will become “the world’s biggest eye on the sky”.
Links
- Research paper in Astronomy & Astrophysics
- Photos of the ESO 3.6-metre telescope
- More information about HARPS
Contacts
Xavier Bonfils
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS
Grenoble, France
Email: xavier.bonfils@univ-grenoble-alpes.fr
Nicola Astudillo-Defru
Geneva Observatory – University of Geneva
Geneva, Switzerland
Email: nicola.astudillo@unige.ch
Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cell: +49 151 1537 3591
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