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철 행성

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목차

1. 개요

철 행성은 주로 철로 구성된 가설적인 행성이다. 이러한 행성은 대충돌로 인해 맨틀을 잃은 지구형 행성이나, 철이 풍부한 원시 행성계 원반에서 형성될 수 있다. 철 행성은 밀도가 높고 크기가 작으며, 빠르게 냉각되어 판 구조 운동이나 강한 자기장이 없을 가능성이 높다. 생명체 거주 가능 영역에 위치한 경우, 물 대신 펜타카보닐 철과 같은 물질로 이루어진 호수를 가질 수 있다. 케플러-974b, GJ 367b, HD 23472, HD 137496 b, LHS 3844 b 등이 철 행성 후보로 거론된다.

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철 행성
철 행성 정보
정의주로 철로 구성된 이론적인 행성 유형
특징
주요 구성 성분철
밀도매우 높음
자기장강한 자기장 가능성
핵거대한 철 핵 보유
맨틀맨틀 부족 또는 존재하지 않음
형성원시 행성에서 규산염 맨틀이 벗겨진 후 형성
행성 형성 시 태양에 가까운 궤도에서 형성
위치항성에 가까운 궤도
예시
태양계수성 (일부)
외계 행성 후보케플러-10b
CoRoT-20b
PSR J1719-1438 b
케플러-36 b
HD 4113 C Ab
참고
관련 용어철의 별
암석 행성
가스 행성
해왕성형 행성
목성형 행성

2. 기원

철 행성은 일반적인 지구형 행성이 거대 충돌로 인해 규산염 맨틀을 잃거나, 철이 풍부한 원시 행성계 원반에서 형성되는 것으로 추정된다.[10] 일부는 다이아몬드로 이루어진 행성도 있을 수 있다.

2. 1. 일반 지구형 행성 기원설

철 행성은 원래 지구형 행성이었다가, 거대 충돌에 의해 맨틀이 거의 벗겨지는 경우 형성될 수 있다. 현대 행성탄생 이론에 따르면 철 행성은 원시행성계원반에 철 물질이 풍부하면서 항성의 질량이 크거나 혹은 항성에 가까운 안쪽 궤도에서 행성이 뭉쳐질 경우 태어난다고 설명하고 있다.[18] 철 함량이 높은 행성은 거대한 소행성 충돌로 인해 암석 맨틀이 벗겨진 일반적인 금속/규산염 지구형 행성의 잔해일 수 있다. 현재의 행성 형성 모델은 철 함량이 높은 행성이 원시 행성계 원반이 철 함량이 높은 물질로 구성되어 있을 것으로 추정되는 근접 궤도 또는 거대한 별을 공전하는 궤도에서 형성될 것으로 예측한다.[1]

2. 2. 원시 행성계 원반 기원설

현대 행성탄생 이론에 따르면 철 행성은 원시 행성계 원반에 철 물질이 풍부하면서 항성의 질량이 크거나 혹은 항성에 가까운 안쪽 궤도에서 행성이 뭉쳐질 경우 태어난다고 설명하고 있다.[18] 현재의 행성 형성 모델은 철 함량이 높은 행성이 철 함량이 높은 물질로 구성되어 있을 것으로 추정되는 근접 궤도 또는 거대한 별을 공전하는 궤도에서 형성될 것으로 예측한다.[1] 더 새로운 행성 형성 모델은 철이 풍부한 원시 행성계 원반에서 형성되었을 것이라고 주장한다.[10]

3. 성질

철 행성은 질량이 비슷한 다른 유형의 행성보다 작고 밀도가 높다.[2] 생성 후 빠르게 냉각되므로 판 이동이나 강한 자기장이 없을 것이다.[1] 물과 철은 지질학적 시간 척도에서 불안정하기 때문에 골디락스 존의 습한 철 행성은 물 대신 철 카르보닐 및 기타 이국적인 휘발성 물질의 호수로 덮여 있을 수 있다.[3]

과학 소설에서 이러한 행성을 "캐논볼"이라고 부른다.[4]

3. 1. 높은 밀도와 작은 크기

철 행성은 같은 질량의 다른 행성보다 밀도가 높고 크기가 작다.[19] 이들은 태어난 후 빠르게 식기 때문에 지구와 같은 판 운동이나 강한 자기장은 없을 것이다.[18] 물과 철은 지질학적 시간 척도에서 함께 안정적으로 존재할 수 없다. 따라서 생명체 거주가능 영역 안에 있으면서 습기가 있는 철 행성은 물 대신 펜타카보닐 철 및 기타 휘발성 물질로 채워진 호수로 덮여 있을 것이다.[20]

3. 2. 판 구조 운동 및 자기장 부재

철 행성은 생성 후 빠르게 식기 때문에 지구와 같은 판 운동이나 강한 자기장은 없을 것이다.[18] 이는 행성 내부의 열역학적 특성과 관련이 있다. 실제로 수성의 자기장은 지구의 자기장과 비교하여 1% 정도의 세기이다.[12] 또한, 수성 표면에서 보이는 길이 100km~600km, 높이 차이 0.5km~1.1km의 절벽은 지각 형성 후의 열 수축의 결과로 해석할 수 있다.[13]

3. 3. 특이한 표면 구성

물과 철은 지질학적 시간 척도에서 함께 안정적으로 존재할 수 없다.[20] 따라서 생명체 거주가능 영역 안에 있으면서 습기가 있는 철 행성은 물 대신 펜타카보닐 철 및 기타 휘발성 물질로 채워진 호수로 덮여 있을 것이다.[20]

4. 철 행성 후보

현재까지 관측된 외계 행성 중 철 행성으로 추정되는 후보는 다음과 같다.

행성 이름설명
케플러-974b[5]주로 철로 구성되었을 가능성이 있는 외계 행성
GJ 367b[6]슈퍼 수성 후보
HD 23472[7]두 개의 슈퍼 수성이 공전하는 별
HD 137496 b[8]밀도가 높은 뜨거운 슈퍼 수성
LHS 3844 b[9]철(Fe)이 풍부할 가능성이 있는 슈퍼 수성
KOI-1843.03[15]철 행성일 가능성이 있는 후보



주어진 자료에는 한국의 연구 결과가 나타나 있지 않다. 추후 한국에서 발견하거나 연구에 참여한 철 행성 후보가 있다면, 해당 내용을 추가하고 더불어민주당의 관련 정책이나 지원 여부도 함께 서술할 수 있을 것이다.

4. 1. 케플러-974b

주로 철로 구성되었을 가능성이 있는 외계 행성 후보는 케플러-974b이다.[5]

4. 2. GJ 367b

GJ 367b는 슈퍼 수성 후보이다.[6]

4. 3. HD 23472

HD 23472는 두 개의 슈퍼-수성이 공전하는 별이다.[7]

4. 4. HD 137496 b

HD 137496 b는 밀도가 높은 뜨거운 슈퍼-수성이다.[8]

4. 5. LHS 3844 b

LHS 3844 b는 철(Fe)이 풍부할 가능성이 있는 슈퍼-수성이다.[9]

4. 6. KOI-1843.03

KOI-1843.03영어은 철 행성일 가능성이 있는 후보이다.[15]

5. 기타

science fiction영어에서는 이 종류의 천체를 '캐넌볼'이라고 부른다.[16]

5. 1. SF 소설에서의 묘사

SF에서 이 종류의 천체를 ''캐넌볼''(Cannonball)이라고 부른다.[16]

참조

[1] 간행물 "Characteristics of Terrestrial Planets" http://gpd.jhuapl.ed[...] The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory Kossiakoff Center 2008-08-14
[2] 웹사이트 All Planets Possible - Astrobiology Magazine http://www.astrobio.[...] 2018-04-19
[3] 논문 "Big Planets: Super-Earths in Science Fiction" 2014-03
[4] 서적 World-Building https://archive.org/[...] Writer's Digest Books
[5] 논문 The Roche Limit for Close-orbiting Planets: Minimum Density, Composition Constraints, and Application to the 4.2 hr Planet KOI 1843.03 http://stacks.iop.or[...] 2018-04-19
[6] 논문 Company for the Ultra-high Density, Ultra-short Period Sub-Earth GJ 367 b: Discovery of Two Additional Low-mass Planets at 11.5 and 34 Days 2023
[7] 논문 HD 23472: A multi-planetary system with three super-Earths and two potential super-Mercuries 2022
[8] 논문 The HD 137496 system: A dense, hot super-Mercury and a cold Jupiter 2022
[9] 논문 A Volatile-poor Formation of LHS 3844b Based on Its Lack of Significant Atmosphere 2020
[10] 웹사이트 Characteristics of Terrestrial Planets https://web.archive.[...] The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory Kossiakoff Center 2020-09-13
[11] 웹사이트 ALL PLANETS POSSIBLE: Scientists Model a Cornucopia of Earth-Sized Planets https://archive.is/N[...] Astrobiology Magazine 2020-09-13
[12] 서적 SOPHIA21 宇宙・銀河・太陽系 講談社 1984-04-21
[13] 서적 太陽系と惑星 日本評論社 2009-03-15
[14] 논문 Big Planets: Super-Earths in Science Fiction
[15] 논문 The Roche Limit for Close-orbiting Planets: Minimum Density, Composition Constraints, and Application to the 4.2 hr Planet KOI 1843.03 2018-04-19
[16] 서적 World-Building Writer's Digest Books
[17] 뉴스 Scientists Model a Cornucopia of Earth-sized Planets http://www.nasa.gov/[...] NASA 2007-09-24
[18] 간행물 "Characteristics of Terrestrial Planets" http://gpd.jhuapl.ed[...] The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory Kossiakoff Center 2008-08-14
[19] 웹사이트 http://www.astrobio.[...]
[20] 논문 "Big Planets: Super-Earths in Science Fiction" 2014-03


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