인디언자리 엡실론
1. 개요
인디언자리 엡실론은 인디언자리에 위치한 삼중성계로, 1603년 요한 바이어의 천체 지도에 처음 등장했다. 이 항성계는 태양과 유사한 K형 주계열성인 인디언자리 엡실론 A와, 두 개의 갈색 왜성으로 이루어진 인디언자리 엡실론 B로 구성되어 있다. 2024년에는 슈퍼목성형 외계 행성인 엡실론 인디 Ab가 발견되었다. 인디언자리 엡실론은 고유 운동이 크고, 생명체 거주 가능성이 있는 항성으로 연구되어 왔으며, 한국 천문학자들도 이 항성계에 대한 연구에 참여하고 있다.
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| 별자리 | 인디언자리 |
|---|---|
| 겉보기 등급 | 4.674 ± 0.006 |
| 분광형 | K5V |
|---|---|
| 적색 편이 | -0.000134 |
| 시선 속도 | -40.035 km/s |
| 고유 운동 (적경) | 3966.661 밀리초/년 |
| 고유 운동 (적위) | -2536.192 밀리초/년 |
| 연주시차 | 274.8431 |
| 절대 등급 | 6.88 |
| 반지름 | 0.711 ± 0.005 R☉ |
| 질량 | 0.782 ± 0.023 M☉ |
| 표면 중력 | 4.63 ± 0.01 |
| 자전 속도 | 2.00 km/s |
| 자전 주기 | 35.732 (+0.006/-0.003) 일 |
| 광도 | 0.21 ± 0.02 L☉ |
| 유효 온도 | 4,649 ± 84 K |
| B-V 색 지수 | 1.056 ± 0.016 |
| U-B 색 지수 | 1.00 |
| 금속 함량 | -0.13 ± 0.06 |
| 나이 | 35 (+8/-10) 억 년 |
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| 다른 이름 | GJ 845 A, HD 209100 |
|---|---|
| 다른 이름 (계속) | HIP 108870, HR 8387 |
| 다른 이름 (계속) | LCC 0180, SAO 247287 |
| 다른 이름 (계속) | TYC 8817-984-1, WDS J22034-5647 A |
| 다른 이름 (계속) | 2MASS J22032156-5647093 |
| 특징 | 갈색 왜성 |
|---|---|
| 분광형 | T1 / T6 |
| 겉보기 등급 | 24.12 / 15.60 - 15.67 (I 밴드 변광) |
| 질량 (Ba) | 66.92 ± 0.36 MJ |
| 질량 (Bb) | 53.25 ± 0.29 MJ |
| 반지름 (Ba) | 0.080 - 0.081 R☉ |
| 반지름 (Bb) | 0.082 - 0.083 R☉ |
| 표면 중력 (Ba) | 5.43 - 5.45 |
| 표면 중력 (Bb) | 5.27 - 5.33 |
| 광도 (Ba) | 2.04e-5 L☉ |
| 광도 (Bb) | 5.97e-6 L☉ |
| 표면 온도 (Ba) | 1,352 - 1,385 K |
| 표면 온도 (Bb) | 976 - 1,011 K |
| 금속 함량 | -0.2 [M/H] |
| 고유 운동 (적경) | 3981.977 밀리초/년 |
|---|---|
| 고유 운동 (적위) | -2466.832 밀리초/년 |
| 연주시차 | 270.6580 |
| 궤도 장반경 | 661.58 ± 0.37 밀리초각 (2.4058 ± 0.0040 au) |
|---|---|
| 이심률 | 0.54042 ± 0.00063 |
| 공전 주기 | 11.0197 ± 0.0076 년 |
| 궤도 경사각 | 77.082 ± 0.032° |
| 근점 인수 | 328.27 ± 0.12° |
| 승교점 황경 | 147.959 ± 0.023° |
| 다른 이름 | 인디언자리 CI별 |
|---|---|
| 다른 이름 (계속) | GJ 845 B / C |
| 다른 이름 (계속) | WDS J22034-5647 Ba / Bb |
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인디언자리 -
글리제 412
글리제 412는 큰곰자리 WX별로도 불리는 X선원 항성계이며, UV Cet형 변광성의 특징을 가진 섬광성이다. -
인디언자리 -
글리제 832 b
글리제 832 b는 적색 왜성 글리제 832를 9.88년 주기로 공전하는 외계 행성으로, 질량은 목성의 약 64%이고 3.73 AU 거리에서 항성을 돈다. -
가설상의 행성계 -
베가
베가는 거문고자리에서 가장 밝고 밤하늘에서 다섯 번째로 밝은 푸른색 주계열성으로, 태양보다 질량과 밝기가 훨씬 크며, 빠르게 자전하는 특징과 별 주위의 먼지 원반, 그리고 동아시아의 직녀성으로 알려져 있다. -
가설상의 행성계 -
아르크투루스
아르크투루스는 분광형 K1.5IIIpe의 오렌지색 거성으로, 지구에서 가까운 1등성 중 하나이며 태양계에 접근하고, 52개의 별들과 함께 이동하는 것으로 추정된다. -
T형 항성 -
ULAS1335
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T형 항성 -
2MASS J09393548-2448279
2MASS J09393548-2448279는 2005년 발견된 갈색왜성으로, 500K에서 700K 사이의 유효 온도와 25~40 목성 질량 사이의 질량을 가지며, 발견 당시 가장 어두운 갈색왜성이었다.
2. 관측 역사
1603년 요한 바이어의 천체 지도 우라노메트리아에 처음 등장했다. 1801년 독일의 천문학자 요한 엘레르트 보데의 별 지도 우라노그래피아에서 인디언의 왼손에 들린 화살 중 하나로 묘사되었다.
1847년, 하인리히 루이 다레스트는 1750년까지 거슬러 올라가는 여러 목록에서 이 별의 위치를 비교하여 측정이 가능한 고유 운동을 발견했다. 즉, 그는 시간이 지남에 따라 별이 천구상에서 위치가 변했다는 것을 발견했다. 1882~1883년, 희망봉에서 데이비드 길과 윌리엄 L. 엘킨이 인디언자리 엡실론의 시차를 측정하여 각초의 시차 추정치를 얻었다. 1923년, 하버드 천문대의 할로 섀플리는 0.45 각초의 시차를 얻었다.
1972년, 코페르니쿠스 위성으로 이 별의 자외선 레이저 신호 방출을 조사했으나, 검출에 실패했다. 워싱턴 D.C. 카네기 연구소의 마가렛 턴불과 질 타터는 복잡한 생명체가 존재할 가능성이 높은 17,129개의 가까운 별들을 정리한 목록의 선두에 인디언자리 엡실론을 포함시켰다.
3. 항성계 구성
인디언자리 엡실론은 지름과 질량이 태양의 75% 정도이며, 밝기는 태양의 15% 정도인 K 분광형의 주계열성이다. 이 별은 초당 86km의 속도로 태양에 대해 움직이며, 종족I 항성으로 분류된다. 이는 최소 16개의 다른 별들과 함께 생성되었을 것으로 추정된다.
2003년 1월, 인디언자리 엡실론에서 1500 AU 떨어진 곳에서 갈색 왜성이 발견되었다. 이 갈색 왜성은 목성 질량의 40~60배에 달하는 것으로 추정되었다. 같은 해 8월, 천문학자들은 이 갈색 왜성이 실제로는 두 개의 갈색 왜성으로 이루어져 있으며, 서로 2.1AU 거리에서 공전하고 있다는 사실을 발견했다. 두 갈색 왜성은 모두 T형 왜성으로, 질량이 더 큰 인디언자리 엡실론 Ba는 T1형, 질량이 작은 Bb는 T7형 분광형을 가졌다.
2024년에는 인디언자리 엡실론을 공전하는 슈퍼목성형 외계 행성인 엡실론 인디 Ab의 존재가 확인되었다. 이 행성은 모항성으로부터 상당히 멀리 떨어져 있어, 슈퍼목성 중에서도 차가운 온도를 가진 행성으로 분류된다.
3.1. 인디언자리 엡실론 A
인디언자리 엡실론 A는 분광형 K5V의 주계열성이다. 이 별은 태양 질량의 약 4분의 3, 태양반지름의 약 70%이다. 표면 중력은 태양보다 약간 더 높다.
이 별의 금속함량은 헬륨보다 원자 번호가 높은 원소의 비율로, 일반적으로 태양과 비교하여 철 대 수소의 비율([Fe/H])로 표시된다. 인디언자리 엡실론 A는 광구에 태양의 철 비율의 약 74%([Fe/H] = -0.13)를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 나이는 약 35억 년으로, 태양보다 약간 젊다.
인디언자리 엡실론 A의 별 코로나는 태양과 유사하며, X선 광도는 20W이고, 추정 코로나 온도는 2천이다. 이 별의 별 바람은 바깥쪽으로 팽창하여 63AU 거리에서 활충격파를 생성한다. 활충격파 하류에서 종단 충격파는 별에서 최대 140AU까지 도달한다.
이 별은 맨눈으로 볼 수 있는 별 중 Groombridge 1830과 61 백조자리 다음으로 세 번째로 고유 운동이 크며, 전체적으로는 아홉 번째로 높다. 이 운동은 약 2640년 경에 이 별을 두루미자리로 이동시킬 것이다.
인디언자리 엡실론 A는 최소 16개의 제1족성 별로 이루어진 인디언자리 엡실론 이동성 무리의 구성원으로 여겨진다. 이는 유사한 별 역학 공간 속도 벡터를 가진 별들의 연관으로, 같은 시기에 같은 위치에서 형성되었을 가능성이 가장 높다. 인디언자리 엡실론 A는 태양에 대한 별 역학 공간 속도가 86km/s이며, 이는 젊은 별로 간주되는 것치고는 이례적으로 높다.
인디언자리 엡실론에서 보면, 태양은 큰곰자리의 국자 근처에 있는 2.6등급 별이다.
3.2. 인디언자리 엡실론 B (갈색 왜성 쌍성)
2003년 1월, 천문학자들은 인디언자리 엡실론 A에서 약 1,500 AU 떨어진 곳에서 갈색 왜성이 발견되었다고 발표했다. 이 갈색 왜성의 질량은 목성 질량의 40~60배 정도로 추정되었다.
2003년 8월, 천문학자들은 이 갈색 왜성이 실제로는 두 개의 갈색 왜성으로 이루어진 쌍성계이며, 서로 약 2.1 AU 떨어져 공전하고 있다는 사실을 발견했다. 이 두 갈색 왜성은 모두 T형 왜성으로, 질량이 더 큰 인디언자리 엡실론 Ba는 T1~T1.5형, 질량이 작은 인디언자리 엡실론 Bb는 T6형 분광형을 가진다.
분광학 및 측광법 측정을 통해, 진화 모델을 사용하여 이 갈색 왜성들의 물리적 특성을 추정했다. 그 결과, 인디언자리 엡실론 Ba와 Bb는 각각 목성 질량의 47 ± 10배와 28 ± 7배, 반지름은 태양 반지름의 0.091 ± 0.005배와 0.096 ± 0.005배로 나타났다. 유효 온도는 각각 1300–1340 K과 880–940 K이며, log g (cm s−1) 표면 중력은 5.50과 5.25, 광도는 태양 광도의 1.9 × 10−5배와 4.5 × 10−6배이다. 예상되는 금속 함량은 [M/H] = –0.2이다.
최근 연구에 따르면, 이들은 약 2.4 AU 떨어진 궤도를 약 11년의 공전 주기로 공전하며, 그 궤도는 이심률이 약 0.54에 달하는 극단적인 타원형임이 밝혀졌다.
인디언자리 엡실론 B계는 변광성으로, 변광성 종합 목록 (GCVS)에 인디언자리 CI별이라는 알겔란더 기법에서의 명칭으로 등재되어 있다. 주로 적외선으로 관측되는 I 밴드에서 0.07등급의 겉보기 밝기 변화를 보인다.
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3.3. 인디언자리 엡실론 Ab (행성)
인디언자리 엡실론 Ab는 인디언자리 엡실론 A를 공전하는 외계 행성으로, 2002년 시선 속도 관측을 통해 존재 가능성이 처음 제기되었다. 2018년에 행성의 존재가 확인되었고, 2019년에는 시선 속도 관측과 천체측정 관측 결과를 바탕으로 공식 발표되었다.
| 특성 | 값 |
|---|---|
| 질량 | 2.96 ~ 6.31 목성 질량 |
| 궤도 장반경 | 11.08 ~ 28.4 AU |
| 공전 주기 | 42.9 ~ 171.3년 |
| 궤도 이심률 | 0.40 ~ 0.42 |
| 궤도 경사각 | 103.7 ± 2.3° |
2002년 Michael Endl 등의 연구에서는 목성과 유사한 특성을 가진 행성이 20년 이상의 공전 주기로 존재할 가능성이 제시되었다. 2013년 Mathias Zechmeister 등의 연구에서는 30년 이상의 공전 주기를 가진 거대 가스 행성의 존재 가능성이 제기되었으며, 이는 태양계의 토성 궤도와 유사한 거리였다.
이후 관측 및 분석을 통해 궤도 요소가 수정되었다. 2019년 Fabo Feng 등의 연구에서는 궤도 장반경이 약 11.6AU, 궤도 이심률이 약 0.26, 공전 주기가 약 45년으로 추정되었다. 2023년 분석에서는 궤도 장반경이 11.08AU, 공전 주기가 42.9년, 궤도 이심률이 0.42로 상당히 큰 타원 궤도를 가지는 것으로 나타났다.
2023년 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 이용한 직접 촬영이 이루어졌고, 2024년에 그 이미지가 공개되었다. 막스 플랑크 천체 물리학 연구소의 Elisabeth Matthews 등 연구팀은 이 천체가 인디언자리 엡실론 A를 공전하는 단일 거대 가스 행성이라고 결론 내렸다. 표면 온도는 275 K(2 ℃)로 추정되며, 이는 지금까지 직접 촬영된 외계 행성 중 가장 낮은 온도이다.
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인디언자리 엡실론 A 주변에서는 미행성 충돌로 형성되는 먼지 원반의 존재를 나타내는 과도한 적외선 방출은 감지되지 않았다.