화가자리 베타 b

3. 물리적 특성

화가자리 베타 b는 목성형 행성으로, 목성보다 질량과 반지름이 더 큰 외계 행성이다.^[2] 이 행성의 유효 온도는 약 1,600,000에서 1,800,000 사이로 추정되며,^[18] 분광 에너지 분포 연구 결과 대기는 먼지가 많거나 구름으로 가득 덮여 있을 것으로 보인다.^[18][15]

2014년에는 일산화 탄소 흡수선 분석을 통해 외계 행성 중 최초로 자전 속도를 측정했는데, 그 주기는 약 8.1시간으로 매우 빠른 편이다.^[19][20][21] 이는 당시까지 발견된 외계 행성 중 가장 빠르게 회전하는 사례 중 하나로 기록되었다.^[19]

3. 1. 질량, 반지름, 온도

3. 2. 모항성

3. 3. 궤도

3. 4. 자전

4. 추가 연구

2013년에는 행성의 분광 에너지 분포(SED)에 대한 연구 결과가 발표되었다.^[18][11] 1.265, 1.66, 2.18, 3.80, 4.05, 4.78 μm 파장에서 관측된 데이터를 분석한 결과, 행성의 대기가 먼지가 많거나 구름으로 덮여 있을 가능성이 제기되었다. 분광 에너지 분포는 젊은 L형 왜성과 유사한 특징을 보였지만, 표면 중력은 더 낮은 것으로 나타났다. 이 연구를 통해 행성의 유효 온도는 1,700,000 (±100,000), 표면 중력은 log g = 4.0 (±0.5)으로 추정되었다.

같은 해 제미니 천문대의 관측 데이터를 분석한 다른 연구^[15]에서는 3.1 μm 파장에서 새로운 관측 결과를 얻었다. 이 파장의 중적외선 영역에서 행성은 예상보다 훨씬 밝게 빛났는데, 이는 작은 먼지 입자와 두꺼운 구름이 있는 대기 모델과 잘 일치했다. 이 연구를 통해 유효 온도는 1,600,000 (상위 오차 50,000, 하위 오차 25,000), 표면 중력은 log g = 3.8 (±0.02)로 더 정밀하게 측정되었다. 또한 행성의 반지름은 목성의 약 1.65배로 추정되었으며, 이는 행성이 모항성보다 젊을 수 있음을 시사한다.

2014년에는 행성 대기의 일산화 탄소 흡수선을 분석하여 자전 주기를 계산했는데, 이는 외계 행성의 자전 속도를 측정한 첫 사례였다. 측정된 자전 주기는 8.1시간으로, 이는 당시까지 발견된 외계 행성 중 가장 빠른 속도이다.^[19][20][21] 이렇게 빠른 자전 속도의 원인은 아직 불확실하며, 행성이 식으면서 수축하면 자전 속도가 더 빨라질 수 있지만, 조석 마찰과 같은 요인으로 인해 느려질 가능성도 제기된다.^[22]

2015년에는 제미니 행성 영상 장치(GPI)를 이용해 약 2년에 걸쳐 촬영한 행성의 공전 모습을 담은 타임랩스 영상이 공개되었다.^[12]

2018년에는 행성이 모항성 앞을 지나가는 행성 통과 현상을 관측하기 위한 큐브위성인 픽삿(PicSat)이 발사되었다.

2022년에는 시선 속도, 천체 측정, 그리고 직접 촬영된 영상 데이터를 종합적으로 분석하여 행성의 궤도 요소와 질량을 더 정확하게 측정했다. 이 분석 결과, 행성의 질량은 목성 질량의 약 11.7배, 공전 궤도의 긴반지름은 약 10 AU, 공전 주기는 약 23.6년으로 밝혀졌다.

5. 외계 위성 존재 가능성

2024년 발표된 연구에 따르면, 다양한 시뮬레이션과 기존 측정치를 분석한 결과 화가자리 베타 b의 자전축 기울기가 실제 공전 궤도면과 어긋나 있을 가능성이 제기되었다. 연구진은 이 행성이 빠르게 자전한다면 자전축 기울기가 반드시 어긋나야 하며, 느리게 자전하는 경우에도 어긋날 수 있다고 결론지었다. 이러한 정렬 불일치의 원인으로는 다른 행성과의 충돌(가능성이 낮은 시나리오) 또는 외계 위성의 존재로 인해 변화된 장기적인 자전-궤도 공명이 지목된다. 만약 외계 위성이 존재한다면, 해왕성과 비슷한 질량을 가지며 행성으로부터 약 0.02 ~ 0.05 AU(행성 반지름의 약 20 ~ 50배) 떨어진 거리에서 3주에서 7주(20 ~ 50일) 정도의 주기로 공전할 것으로 추정된다. 이러한 외계 위성은 행성의 자전축 기울기를 최대 60°까지 기울게 만들 수 있다.

향후 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 이용한 관측을 통해 행성의 자전축 기울기를 직접 측정할 계획이며, 이는 다중 행성계에서는 처음 시도되는 것이다. 만약 0이 아닌 자전축 기울기가 확인된다면, 이는 외계 위성의 존재를 뒷받침하는 강력한 증거가 될 수 있다. 현재로서는 자전축 기울기가 0일 가능성은 낮은 것으로 여겨진다.

6. 갤러리

참조

_[1] 논문 Evidence for an additional planet in the β Pictoris system https://www.nature.c[...] 2019-08-19
_[2] 논문 The mass of the young planet Beta Pictoris b through the astrometric motion of its host star
_[3] 웹사이트 How Old is the Sun? http://www.universet[...] Universe Today 2008-09-16
_[4] 웹사이트 Temperature of the Sun http://www.universet[...] Universe Today 2008-09-15
_[5] 논문 Contributions to the Nearby Stars (NStars) Project: Spectroscopy of Stars Earlier than M0 within 40 pc—The Southern Sample
_[6] 웹사이트 Orbit Beta Picture http://www.hpcf.upr.[...] 2016-08-28
_[7] 논문 Spin–Orbit Alignment of the β Pictoris Planetary System
_[8] 논문 A probable giant planet imaged in the β Pictoris disk
_[9] 논문 A Giant Planet Imaged in the Disk of the Young Star Pictoris
_[10] 논문 Orbital characterization of the β Pictoris b giant planet
_[11] 논문 The near-infrared spectral energy distribution ofβPictoris b
_[12] 웹사이트 Watching an exoplanet in motion around a distant star {{!}} Astronomy Now http://astronomynow.[...] 2015-09-29
_[13] 웹사이트 Stunning Exoplanet Time-lapse https://www.eso.org/[...] 2018-11-12
_[14] 저널 Orbital characterization of the β Pictoris b giant planet
_[15] 저널 A Combined Very Large Telescope and Gemini Study of the Atmosphere of the Directly Imaged Planet, β Pictoris b
_[16] 저널 A probable giant planet imaged in the β Pictoris disk
_[17] 저널 A Giant Planet Imaged in the Disk of the Young Star Pictoris
_[18] 저널 The near-infrared spectral energy distribution ofβPictoris b
_[19] 뉴스 Length of Exoplanet Day Measured for First Time / VLT measures the spin of Beta Pictoris b http://www.eso.org/p[...] 2014-04-30
_[20] 저널 First exoplanet seen spinning 2014-04-30
_[21] 저널 Fast spin of the young extrasolar planet β Pictoris b 2014
_[22] 웹인용 하루가 8시간 밖에 안 되는 외계행성 발견 http://nownews.seoul[...] 2014-11-19