케플러-11

1. 개요

케플러-11은 케플러 우주 망원경으로 발견된, 지구와 유사한 행성이 없는 6개의 행성을 가진 외계 행성계이다. 이 행성계는 G형 별을 모항성으로 가지며, 행성 b, c, d, e, f, g로 명명되었다. 케플러-11의 행성들은 수성 궤도 안에 위치하며, 밀도가 낮아 지구형 행성이 아닌 것으로 추정된다.

2. 발견 및 명명

NASA의 케플러 미션은 별을 통과하는 행성을 발견하는 것을 목표로 한다. 케플러-11과 그 행성들은 케플러 미션에 의해 발견되었다. 케플러가 사용하는 통과법은 별의 밝기 감소를 감지하는 것이다. 이러한 밝기 감소는 지구의 관점에서 별 앞을 공전하는 행성으로 해석될 수 있다. 케플러-11은 3개 이상의 통과 행성을 가진 최초로 발견된 외계 행성계이다.

케플러-11은 케플러 미션의 이름을 따서 명명되었다. 즉, 케플러의 시야에서 확인된 행성이 있는 11번째 별이다. 행성들은 가장 안쪽 행성부터 알파벳 순으로, b, c, d, e, f, g 순으로 명명되었으며, 이는 각 행성의 모성 이름에 붙는 식별자이다.

3. 모항성의 특징

케플러-11은 G형 별로, 태양 질량의 약 104%, 태양 반지름의 약 102%를 가지고 있다. 표면 온도는 약 5836 K이며, 나이는 약 32억 년으로 추정된다. 이에 비해 태양은 약 46억 년 되었으며 표면 온도는 5778 K이다. 겉보기 등급은 14.2로 맨눈으로는 관측하기에 너무 어둡다.

4. 행성계

트랜짓법으로 존재가 확인된 케플러-11의 행성은 6개이며, 지구와 비슷한 조성을 가진 것은 없다. d, e, f는 수소로 이루어진 대기가 있고, b와 c의 대기는 수소, 헬륨, 물로 이루어져 있을 가능성이 있다. 케플러-11 행성계는 여러 행성이 발견된 행성계 중 가장 밀집되어 있다. 6개의 행성은 모두 금성 궤도(0.72 au) 안쪽에 위치해 있으며, 그 중 5개는 수성 궤도(0.39 au)보다 안쪽에 있다.

알려진 모든 행성들은 별을 통과하며, 여섯 행성의 궤도가 지구의 시점에서 볼 때 별의 앞을 가로지르는 것처럼 보인다. 지구의 시선과 관련된 경사는 1도보다 약간 더 차이가 난다. 시뮬레이션에 따르면 행성 궤도의 평균 상호 경사는 약 1°이며, 이는 해당 수치가 2.3°인 태양계보다 더 공면적(평평)일 가능성이 높다.

행성 b - f의 추정 질량은 지구와 해왕성 사이이다. 추정 밀도가 모두 지구보다 낮아 지구형 구성을 가진 행성은 없으며, 행성 c, d, e, f, g에는 상당한 수소/헬륨 대기가 존재할 것으로 예측되는 반면, 행성 b는 수증기 대기 또는 수소 대기로 둘러싸여 있을 수 있다. 낮은 밀도는 철, 암석, 그리고 아마도 H₂O로 이루어진 핵을 둘러싼 부피가 큰 확장된 대기에서 기인할 가능성이 높다. 케플러-11 시스템의 내부 구성 요소는 발견 당시 해왕성보다 작은 외계 행성 중 가장 포괄적으로 이해되었다.

케플러-11 행성은 제자리에서(즉, 관측된 궤도 위치에서) 또는 외부에서 형성되었을 수 있다. 즉, 별로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 형성되기 시작하여 가스 원시 행성 원반과의 중력 상호 작용을 통해 안쪽으로 이동했을 수 있다. 이 두 번째 시나리오에서는 행성 질량의 상당 부분이 H₂O에 있다는 것을 예측한다. 형성 시나리오에 관계없이 행성의 기체 성분은 질량의 약 20% 미만을 차지하지만 반경의 ≈40%에서 ≈60%를 차지한다. 2014년, 역학적 시뮬레이션은 케플러-11 행성계가 과거에 상당한 안쪽 이동을 겪었을 가능성이 높으며, 이로 인해 가장 가까운 궤도에 낮은 질량의 행성이 관측되는 패턴이 나타났다는 것을 보여주었다.

이 시스템은 알려진 것 중 가장 조밀한 시스템에 속한다. 행성 b - f의 궤도는 수성의 궤도 안에 쉽게 들어맞으며, g는 약간 바깥에 위치한다. 이러한 궤도의 좁은 간격에도 불구하고 역학적 적분은 케플러-11 시스템이 수십억 년의 시간 척도로 안정성을 유지할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 나타낸다.

어떤 행성도 낮은 비율의 궤도 공명 상태에 있지 않지만, b와 c는 5:4 비율에 가깝게 있다.

별을 통과하지 않는 다른 행성이 이 시스템에 존재할 수 있지만, 그들은 보이는 행성의 움직임에 미치는 중력의 영향에 의해서만 감지될 수 있다(마치 해왕성이 발견된 방식과 같이). 추가적인 가스 거대 행성의 존재는 현재 30 AU의 궤도 반경까지 배제된다.

4.1. 행성의 구성

횡단법으로 존재가 확인된 케플러-11의 행성은 6개이며, 지구와 유사한 조성을 가진 것은 없다. 이 중 d, e, f는 수소로 이루어진 대기가 있고, b와 c의 대기는 수소, 헬륨, 물로 이루어져 있을 가능성이 있다.

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행성 b - f의 추정 질량은 지구와 해왕성 사이이다. 추정 밀도가 모두 지구보다 낮다는 것은 그 중 어느 것도 지구형 구성을 가지고 있지 않다는 것을 의미하며, 행성 c, d, e, f, g에는 상당한 수소/헬륨 대기가 존재할 것으로 예측되는 반면, 행성 b는 수증기 대기 또는 수소 대기로 둘러싸여 있을 수 있다. 낮은 밀도는 철, 암석, 그리고 아마도 H₂O로 이루어진 핵을 둘러싼 부피가 큰 확장된 대기에서 기인할 가능성이 높다. 케플러-11 시스템의 내부 구성 요소는 발견 당시 해왕성보다 작은 외계 행성 중 가장 포괄적으로 이해되었다.

케플러-11 행성은 제자리에서(즉, 관측된 궤도 위치에서) 또는 외부에서 형성되었을 수 있다. 즉, 별로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 형성되기 시작하여 가스 원시 행성 원반과의 중력 상호 작용을 통해 안쪽으로 이동했을 수 있다. 이 두 번째 시나리오에서는 행성 질량의 상당 부분이 H₂O에 있다는 것을 예측한다. 형성 시나리오에 관계없이 행성의 기체 성분은 질량의 약 20% 미만을 차지하지만 반경의 ≈40%에서 ≈60%를 차지한다.

이 시스템은 알려진 것 중 가장 조밀한 시스템에 속한다. 행성 b - f의 궤도는 수성의 궤도 안에 쉽게 들어맞으며, g는 약간 바깥에 위치한다.

4.2. 행성의 형성

알려진 모든 케플러-11 행성들은 별을 통과한다. 이는 여섯 행성의 궤도가 지구의 시점에서 볼 때 별의 앞을 가로지르는 것처럼 보인다는 것을 의미한다. 지구의 시선과 관련된 경사는 1도보다 약간 더 차이가 난다. 이를 통해 각 행성이 별을 통과하는 것을 관찰하여 행성의 주기와 상대적인 지름(모성 별과 비교)을 직접 측정할 수 있다. 시뮬레이션에 따르면 행성 궤도의 평균 상호 경사는 약 1°이며, 이는 해당 수치가 2.3°인 태양계보다 이 계가 더 공면적(평평)일 가능성이 높다는 것을 의미한다.

행성 b - f의 추정 질량은 지구와 해왕성 사이이다. 추정 밀도가 모두 지구보다 낮다는 것은 그 중 어느 것도 지구형 구성을 가지고 있지 않다는 것을 의미하며, 행성 c, d, e, f, g에는 상당한 수소/헬륨 대기가 존재할 것으로 예측되는 반면, 행성 b는 수증기 대기 또는 수소 대기로 둘러싸여 있을 수 있다. 낮은 밀도는 철, 암석, 그리고 아마도 H₂O로 이루어진 핵을 둘러싼 부피가 큰 확장된 대기에서 기인할 가능성이 높다. 케플러-11 계의 내부 구성 요소는 발견 당시 해왕성보다 작은 외계 행성 중 가장 포괄적으로 이해되었다. 현재 관측으로는 행성 g의 질량에 대한 확고한 제약이 없다(<25 M_E) 그러나 형성 및 진화 연구에 따르면 행성 g의 질량은 약 7 M_E보다 크지 않다.

케플러-11 행성은 제자리에서(즉, 관측된 궤도 위치에서) 또는 외부에서 형성되었을 수 있다. 즉, 별로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 형성되기 시작하여 가스 원시 행성 원반과의 중력 상호 작용을 통해 안쪽으로 이동했을 수 있다. 이 두 번째 시나리오에서는 행성 질량의 상당 부분이 H₂O에 있다는 것을 예측한다. 형성 시나리오에 관계없이 행성의 기체 성분은 질량의 약 20% 미만을 차지하지만 반경의 ≈40%에서 ≈60%를 차지한다. 2014년, 역학적 시뮬레이션은 케플러-11 행성계가 과거에 상당한 안쪽 이동을 겪었을 가능성이 높으며, 이로 인해 가장 가까운 궤도에 낮은 질량의 행성이 관측되는 패턴이 나타났다는 것을 보여주었다. 이처럼 작은 행성들의 안쪽 이동이 진행되기 위해서는 더 넓은 궤도에 관측되지 않은 추가적인 가스 거대 행성이 필요할 가능성이 높다.

이 계는 알려진 것 중 가장 조밀한 계에 속한다. 행성 b - f의 궤도는 수성의 궤도 안에 쉽게 들어맞으며, g는 약간 바깥에 위치한다. 이러한 궤도의 좁은 간격에도 불구하고 역학적 적분은 케플러-11 계가 수십억 년의 시간 척도로 안정성을 유지할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 나타낸다. 그러나 b와 c를 포함하는 세차 공명으로 인해 불안정성에 접근할 수 있다. 이런 일이 발생하면 b는 c와 충돌할 정도로 충분히 이심률이 커질 가능성이 높다.

어떤 행성도 낮은 비율의 궤도 공명 상태에 있지 않으며, 여기서 여러 행성이 서로의 궤도를 중력적으로 끌어당기고 안정화시켜 궤도 주기의 간단한 비율을 얻는다. 그러나 b와 c는 5:4 비율에 가깝게 있다.

별을 통과하지 않는 다른 행성이 이 계에 존재할 수 있지만, 그들은 보이는 행성의 움직임에 미치는 중력의 영향에 의해서만 감지될 수 있다(마치 해왕성이 발견된 방식과 같이). 추가적인 가스 거대 행성의 존재는 현재 30 AU의 궤도 반경까지 배제된다.

4.3. 행성계의 안정성

알려진 모든 케플러-11 행성들은 별을 통과한다. 이는 여섯 행성의 궤도가 지구의 시점에서 볼 때 별의 앞을 가로지르는 것처럼 보인다는 것을 의미한다. 지구의 시선과 관련된 경사는 1도보다 약간 더 차이가 난다. 이를 통해 각 행성이 별을 통과하는 것을 관찰하여 행성의 주기와 상대적인 지름(모성 별과 비교)을 직접 측정할 수 있다. 시뮬레이션에 따르면 행성 궤도의 평균 상호 경사는 약 1°이며, 이는 해당 수치가 2.3°인 태양계보다 시스템이 더 공면적(평평)일 가능성이 높다는 것을 의미한다.

행성 b - f의 추정 질량은 지구와 해왕성 사이이다. 추정 밀도가 모두 지구보다 낮다는 것은 그 중 어느 것도 지구형 구성을 가지고 있지 않다는 것을 의미하며, 행성 c, d, e, f, g에는 상당한 수소/헬륨 대기가 존재할 것으로 예측되는 반면, 행성 b는 수증기 대기 또는 수소 대기로 둘러싸여 있을 수 있다. 낮은 밀도는 철, 암석, 그리고 아마도 H₂O로 이루어진 핵을 둘러싼 부피가 큰 확장된 대기에서 기인할 가능성이 높다. 케플러-11 시스템의 내부 구성 요소는 발견 당시 해왕성보다 작은 외계 행성 중 가장 포괄적으로 이해되었다. 현재 관측으로는 행성 g의 질량에 대한 확고한 제약이 없다(<25 M_E) 그러나 형성 및 진화 연구에 따르면 행성 g의 질량은 약 7 M_E보다 크지 않다.

케플러-11 행성은 제자리에서(즉, 관측된 궤도 위치에서) 또는 외부에서 형성되었을 수 있다. 즉, 별로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 형성되기 시작하여 가스 원시 행성 원반과의 중력 상호 작용을 통해 안쪽으로 이동했을 수 있다. 이 두 번째 시나리오에서는 행성 질량의 상당 부분이 H₂O에 있다는 것을 예측한다. 형성 시나리오에 관계없이 행성의 기체 성분은 질량의 약 20% 미만을 차지하지만 반경의 ≈40%에서 ≈60%를 차지한다. 2014년, 역학적 시뮬레이션은 케플러-11 행성계가 과거에 상당한 안쪽 이동을 겪었을 가능성이 높으며, 이로 인해 가장 가까운 궤도에 낮은 질량의 행성이 관측되는 패턴이 나타났다는 것을 보여주었다. 이처럼 작은 행성들의 안쪽 이동이 진행되기 위해서는 더 넓은 궤도에 관측되지 않은 추가적인 가스 거대 행성이 필요할 가능성이 높다.

이 시스템은 알려진 것 중 가장 조밀한 시스템에 속한다. 행성 b - f의 궤도는 수성의 궤도 안에 쉽게 들어맞으며, g는 약간 바깥에 위치한다. 이러한 궤도의 좁은 간격에도 불구하고 역학적 적분은 케플러-11 시스템이 수십억 년의 시간 척도로 안정성을 유지할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 나타낸다. 그러나 b와 c를 포함하는 세차 공명으로 인해 불안정성에 접근할 수 있다. 이런 일이 발생하면 b는 c와 충돌할 정도로 충분히 이심률이 커질 가능성이 높다.

어떤 행성도 낮은 비율의 궤도 공명 상태에 있지 않지만, b와 c는 5:4 비율에 가깝게 있다.

별을 통과하지 않는 다른 행성이 이 시스템에 존재할 수 있지만, 그들은 보이는 행성의 움직임에 미치는 중력의 영향에 의해서만 감지될 수 있다(마치 해왕성이 발견된 방식과 같이). 추가적인 가스 거대 행성의 존재는 현재 30 AU의 궤도 반경까지 배제된다.

4.4. 추가 행성의 가능성

이 시스템에는 별을 통과하지 않는 다른 행성이 존재할 가능성이 있지만, 이들은 보이는 행성의 움직임에 미치는 중력의 영향에 의해서만 감지될 수 있다(마치 해왕성이 발견된 방식과 같이). 현재 30 AU의 궤도 반경까지는 추가적인 가스 거대 행성의 존재가 배제된다.

4.5. 행성 목록

횡단법으로 존재가 확인된 행성은 6개이며, 지구와 유사한 것은 없다. 이 중 d, e, f는 수소로 이루어진 대기가 있고, b, c의 대기는 수소, 헬륨, 물로 이루어져 있을 가능성이 있다.

알려진 모든 행성들은 별을 통과한다. 이는 여섯 행성의 궤도가 지구의 시점에서 볼 때 별의 앞을 가로지르는 것처럼 보인다는 것을 의미한다. 지구의 시선과 관련된 경사는 1도보다 약간 더 차이가 난다. 시뮬레이션에 따르면 행성 궤도의 평균 상호 경사는 약 1°이며, 이는 해당 수치가 2.3°인 태양계보다 더 공면적(평평)일 가능성이 높다.

행성 b - f의 추정 질량은 지구와 해왕성 사이이다. 추정 밀도가 모두 지구보다 낮다는 것은 그 중 어느 것도 지구형 구성을 가지고 있지 않다는 것을 의미하며, 행성 c, d, e, f, g에는 상당한 수소/헬륨 대기가 존재할 것으로 예측되는 반면, 행성 b는 수증기 대기 또는 수소 대기로 둘러싸여 있을 수 있다. 낮은 밀도는 철, 암석, 그리고 아마도 H₂O로 이루어진 핵을 둘러싼 부피가 큰 확장된 대기에서 기인할 가능성이 높다. 케플러-11 시스템의 내부 구성 요소는 발견 당시 해왕성보다 작은 외계 행성 중 가장 포괄적으로 이해되었다.

케플러-11 행성은 제자리에서(즉, 관측된 궤도 위치에서) 또는 외부에서 형성되었을 수 있다. 즉, 별로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 형성되기 시작하여 가스 원시 행성 원반과의 중력 상호 작용을 통해 안쪽으로 이동했을 수 있다. 이 두 번째 시나리오에서는 행성 질량의 상당 부분이 H₂O에 있다는 것을 예측한다. 형성 시나리오에 관계없이 행성의 기체 성분은 질량의 약 20% 미만을 차지하지만 반경의 ≈40%에서 ≈60%를 차지한다.

이 시스템은 알려진 것 중 가장 조밀한 시스템에 속한다. 행성 b - f의 궤도는 수성의 궤도 안에 쉽게 들어맞으며, g는 약간 바깥에 위치한다.

어떤 행성도 낮은 비율의 궤도 공명 상태에 있지 않지만, b와 c는 5:4 비율에 가깝게 있다.