케이드

1. 개요

케이드(Cursa)는 아랍어 "알 카이드"에서 유래된 이름으로, 40 에리다누스 A로 명명된 항성이다. 케이드는 주성인 K1형 주계열성 A와 백색 왜성 B, 적색 왜성 C로 이루어진 삼중성계이며, B와 C는 A를 공전한다. 2018년 케이드 A 주위를 공전하는 슈퍼지구형 외계행성 후보가 발견되었으나, 2023년과 2024년 연구를 통해 항성 활동으로 인한 위양성일 가능성이 높다는 결론이 내려졌다. 케이드는 SF 시리즈 스타 트렉에서 벌칸 행성의 모성으로 등장하며, 대중문화에서 언급된다.

2. 명칭

40 에리다니는 이 항성계의 플램스티드 명명법에 따른 명칭이며, ο² 에리다니(라틴어 표기는 Omicron² Eridani)는 바이어 명명법에 따른 명칭이다. 하위 구성 요소인 40 에리다니 A, B, C의 명칭은 다중성계에 사용되는 워싱턴 다중성 목록(WMC)의 규약에서 유래했으며, 국제천문연맹(IAU)이 채택하였다. 40 에리다니 C는 변광성으로서 DY 에리다니라는 명칭도 가지고 있다.

이 항성계는 전통적으로 '케이드'(Keid)라는 이름으로 불려왔는데, 이는 "달걀 껍질"을 의미하는 아랍어 단어 alqayḍ^ara에서 유래했다. 이 이름은 근처의 다른 별인 베이드(Beid, 아랍어로 "알" 즉 "달걀"을 의미)와 함께 타조와 관련된 별로 여겨졌음을 시사한다.

2016년, 국제천문연맹은 별들의 고유 명칭을 목록화하고 표준화하기 위해 IAU 별 이름 실무 그룹(WGSN)을 조직했다. WGSN은 다중성 전체가 아닌 개별 별에 고유 명칭을 부여하기로 결정했으며, 2016년 9월 12일, 40 에리다니 A의 공식 명칭으로 '케이드'(Keid)를 승인했다. 이 이름은 현재 IAU가 승인한 항성 명칭 목록에 포함되어 있다.

3. 물리적 특성

케이드 항성계는 세 개의 별로 이루어진 다중성계이다.

주성인 케이드 A는 분광형 K1의 주황색 주계열성이다. 지구에서의 겉보기 등급은 4.43이다. 케이드 A의 생명체 거주가능 영역은 주성에서 약 0.61 AU 범위로 추정된다. 만약 이 영역에 행성이 존재한다면, 약 203일 주기로 케이드 A를 공전할 것이며, 이 행성에서 바라보는 케이드 A는 태양의 시지름보다 약 30% 더 크게 보일 것이다.

반성인 케이드 B는 분광형 DA4의 백색 왜성으로, 겉보기 등급은 9.50이다. 케이드 B는 원래 이 항성계에서 가장 질량이 큰 별이었을 것으로 생각된다. 주계열성 단계를 마친 후 적색 거성으로 진화하면서 질량의 대부분을 우주 공간으로 방출하고 현재의 백색 왜성이 된 것으로 보인다. 케이드 B는 역사상 처음으로 발견된 백색 왜성으로 알려져 있다. 1910년 헨리 노리스 러셀, 에드워드 피커링, 윌러미나 플레밍 등에 의해 백색 왜성임이 확인되었고, 1914년 월터 시드니 애덤스가 분광형을 공식적으로 기술했다.

또 다른 반성인 케이드 C는 분광형 M4.5e의 적색 왜성이며, 겉보기 등급은 11.17이다. 에리다누스자리 DY형 변광성으로 분류되기도 하며, 플레어 별의 특성을 보인다. 이 때문에 엑스선과 같은 짧은 파장의 빛을 평소보다 몇 배 더 강하게 방출하는 플레어 현상을 일으킨다.

케이드 B와 C는 서로 약 35 AU 떨어져 타원 궤도를 돌고 있으며, 공전 주기는 약 252년, 궤도 이심률은 0.410이다. 이 B와 C 쌍은 다시 케이드 A로부터 약 400 AU 떨어진 거리에서 약 8,000년의 주기로 공전하고 있다.

만약 케이드 A의 생물권에 행성이 존재하고 그곳에 인류가 서 있다면, 케이드 B는 약 -8등급, 케이드 C는 약 -6등급의 밝기로 보여 낮에도 관측할 수 있을 것이다. 이는 밤하늘에서 가장 밝은 금성(-4.7등급)보다 훨씬 밝고, 보름달(-12.6등급)보다는 어두운 밝기이다. 그러나 케이드 B 주변에 생명체가 살 수 있는 행성이 존재할 가능성은 낮다. B가 적색 거성 단계를 거치면서 주변 행성들을 파괴했을 가능성이 크기 때문이다. 또한 케이드 C의 강력한 플레어 활동은 가상 행성의 생명체에게 치명적인 영향을 미칠 수 있다.

케이드 항성계에서 태양을 바라본다면, 헤라클레스자리와 뱀머리자리 경계 부근에서 3.4등급의 별로 보일 것이다.

4. 생명체 존재 가능성

케이드 A의 생물권은 주성으로부터 약 0.6 AU 안팎 범위로 추정된다. 이 영역에 행성이 존재한다면, 액체 상태의 물이 존재할 수 있으며, 공전 주기는 약 203 지구일 정도로 예상된다. 이 가상의 행성에서 케이드 A를 바라보면, 지구에서 보는 태양보다 약 30% 더 크게 보일 것이다. 또한, 이 행성의 대기 조성이 지구와 비슷하다고 가정할 때, 케이드 B와 C는 각각 -8등급과 -6등급으로 밤하늘에서 매우 밝게 빛나며 낮에도 관측 가능할 것으로 보인다. 이는 보름달(-12.6등급)보다는 어둡지만, 가장 밝을 때의 금성(-4.7등급)보다 밝은 수준이다.

반면, 케이드 B 주변에 생명체가 살 수 있는 행성이 존재할 가능성은 낮다. 케이드 B가 백색 왜성으로 진화하는 과정에서 주변 행성들을 파괴했을 가능성이 크기 때문이다.

케이드 C 역시 생명체 존재 가능성이 희박하다. C는 플레어 별의 특성을 보여주는데, 플레어 현상이 발생하면 엑스선을 포함한 강력한 에너지가 방출된다. 이러한 갑작스러운 에너지 방출은 지구형 생명체에게 치명적일 수 있다.

2018년에는 케이드 A 주위를 약 42일 주기로 공전하는 슈퍼지구급 외계 행성(에리다누스자리 40 Ab) 후보가 도플러 분광법을 통해 발견되었다는 연구 결과가 발표되었다. 이 발견은 케이드 A가 미국의 유명 SF 시리즈인 『스타 트렉』에서 벌칸인의 모성 위치로 설정되었던 배경 때문에 CNN 등 여러 매체를 통해 주목받았다. 하지만 이 행성 후보는 생명체 거주가능 영역보다 훨씬 안쪽에 위치하여 생명체가 존재하기에는 적합하지 않은 환경으로 여겨졌다. 이후 2021년, 2023년, 2024년에 발표된 후속 연구들에서는 해당 행성의 존재를 나타내는 것으로 보였던 시선 속도 변화 신호가 실제 행성이 아닌 항성 활동에 의한 위양성일 가능성이 높다고 지적하며 행성의 존재에 의문을 제기했다.

5. 행성 탐색

케이드 A(에리다누스자리 40 A)는 주기적인 시선 속도 변화를 보여, 외계 행성 동반체의 존재 가능성이 제기되었다. 그러나 관측된 42일의 주기는 항성 자체의 자전 주기와 비슷하여 이것이 행성 신호인지 확인하기 어려웠다.

2018년에는 이 신호가 행성에 의한 것이라는 증거가 우세하다는 연구 결과가 발표되었다. 이 연구에 따르면, 발견된 후보 행성은 최소 질량이 지구 질량의 약 8.47 ± 0.47배인 슈퍼지구로 추정되었다. 이 행성은 항성 주위를 42.378 ± 0.010일 주기로 공전하며, 항성과의 평균 거리는 약 0.224 AU이다. 이는 항성의 생물권(약 0.56 ~ 1.10 AU로 추정)보다 훨씬 안쪽에 위치하며, 지구보다 9배나 많은 항성 복사를 받는 환경이다. 이는 태양계의 수성이 받는 평균 복사량보다도 많은 양이다.

케이드 A는 미국의 SF 시리즈 『스타 트렉』의 창작자 진 로덴베리가 벌칸인의 모성이 있는 곳으로 설정한 항성이었기에, 이 행성 후보의 발견은 CNN 등 언론의 주목을 받기도 했다.

하지만 이 발견은 논란의 여지가 있었고, 2021년에는 해당 신호가 행성이 아닌 다른 요인에 의한 위양성일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 2022년까지도 시선 속도 변화의 정확한 원인은 밝혀지지 않았다.

이후 2023년과 2024년의 추가 연구에서는 관측된 시선 속도 신호가 행성이 아닌 항성 자체의 활동(항성 활동)에서 비롯되었을 가능성이 매우 높다고 결론지었다. 따라서 현재까지 케이드 항성계에서 확인된 외계 행성은 없다.

참고로, 만약 케이드 A의 생물권 내(예: 약 0.6 AU 거리)에 행성이 존재한다면 공전 주기는 약 203일이며, 그 행성에서 케이드 A는 지구에서 보는 태양보다 30% 더 크게 보일 것이다. 또한, 동반성인 케이드 B와 C는 각각 -8등급과 -6등급으로 매우 밝게 보여 밤하늘에서도 눈에 띄고 낮에도 관측 가능할 것으로 추정된다. 그러나 B별은 백색왜성으로 진화하면서 주변 환경을 파괴했을 가능성이 높고, C별은 강력한 플레어 활동으로 인해 생명체가 살기 어려운 환경일 것으로 여겨진다.

6. 대중문화

케이드는 스타트렉의 벌컨 종족의 어머니 항성으로 등장한다. 케이드 항성계는 네 번째 시즌(2004년 ~ 2005년) 스타트렉:엔터프라이즈를 제외하고 나머지 작품에서 등장한다. 스타트렉 프랜차이즈에서 행성 벌칸은 40 에리다니 A를 공전하는 것으로 설정되어 있다. 벌칸은 이 항성계에서 실제 외계 행성을 탐색하려는 시도와 관련하여 언급되기도 했다. 또한, 앤디 위어의 소설 프로젝트 헤일 메리에서는 가상의 행성 '40 에리다니 A b'가 동명의 에리디안 종족의 고향으로 언급된다.