케플러-62f
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1. 개요
케플러-62f는 지구에서 약 980광년 떨어진 케플러-62 항성계를 공전하는 외계 행성이다. 지구의 1.41배 크기로 추정되며, 케플러-62의 생물 서식 가능 구역 내에 위치하여 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 있다. K형 항성인 케플러-62를 267.29일 주기로 공전하며, 2013년 케플러 우주 망원경을 통해 발견되었다. 대기 조성에 따라 표면 온도가 달라질 수 있으며, 온실 효과가 존재한다면 지구와 유사한 기후를 가질 수도 있다. 케플러-62f는 생명체 거주 가능성이 높은 행성으로 꼽히며, SETI 프로젝트의 탐사 대상이기도 하다.
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| 케플러-62f | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 발견자 | 케플러 우주망원경 |
| 발견일 | 2013년 4월 18일 |
| 발견 방법 | 통과 |
| 별 | 케플러-62 (KOI-701) |
| 궤도 요소 | |
| 궤도 장반경 | 0.718 ± 0.007 AU |
| 궤도 이심률 | ~0 |
| 공전 주기 | 267.291 ± 0.005 일 |
| 궤도 경사 | 89.90 ± 0.03 |
| 물리적 특징 | |
| 평균 반지름 | 1.461+0.070 |
| 질량 | 2.8+0.4 지구 질량 |
| 표면 온도 | Teq: |
| 기타 정보 | |
2. 물리적 특성
케플러-62f는 항성면 통과에 따른 감광도로 지름이 지구의 1.41배로 추정되었다.[28] 궤도 장반경은 지구에 비해 항성에 가깝지만, 케플러-62의 표면 온도가 태양보다 낮고, 광도도 태양의 0.2배이므로, 케플러-62f는 케플러-62의 생물 서식 가능 구역 중간에 궤도를 가질 것으로 예상된다. 발견 당시 생물 서식 가능 구역에 존재할 것으로 예측되는 행성 중에서 가장 작은 지름을 가진 행성이었으나,[27] 이후 발견된 케플러-186f (지구의 1.1배)에 의해 갱신되었다.
NASA는 케플러-62f를 암석으로 구성된 지구형 행성, 즉 슈퍼 지구로 추정하고 있다. 케플러-62의 나이는 30억 년에서 110억 년 사이로 추정되어, 생명체가 탄생하기에 충분한 시간이 지났을 것으로 보인다.[27][29]
정확한 표면 온도는 알베도와 대기 조성이 밝혀지지 않아 알 수 없다. 알베도를 0.3으로 가정하면, 표면 온도는 -65°C가 된다. 이는 겉보기에는 수분이 얼어붙는 저온 행성이라는 인상을 주지만, 대기에 의한 온실 효과를 고려하지 않은 값이다.[26] 지구도 온실 효과가 없는 경우의 평균 표면 온도는 -18°C가 될 것으로 예상된다. 케플러-62f는 지름이 더 크고 질량도 많을 것으로 추정되므로, 더 조밀한 대기를 가지며 온실 효과도 더 강하게 작용할 것으로 보인다.
2. 1. 질량, 반지름, 온도
케플러-62f는 슈퍼 지구로, 반지름은 지구보다 크지만 해왕성과 천왕성과 같은 얼음 거인보다는 작다. 평형 온도는 208,000로 화성의 온도와 가깝다.[4] 반지름은 1.46 이며, 반지름이 1.6 이상이면 휘발성 조성을 가진 미니 해왕성으로 고체 표면이 없을 것이지만,[5] 케플러-62f는 이보다 작으므로 암석 행성일 가능성이 높다. 질량은 아직 제한되지 않았으며, 추정치는 35 이하로 실제 질량은 이보다 훨씬 낮을 것으로 예상된다.[4] 행성 거주 가능성 연구소는 암석형 지구와 유사한 조성을 가정하여 약 2.6 의 질량을 추정했다.[6]케플러-62f는 항성면 통과에 따른 감광도로 지름이 지구의 1.41배로 추정되었다.[28] 케플러-62f는 케플러-62의 생물 서식 가능 구역 중간에 궤도를 가질 것으로 예상된다. 케플러-62f는 발견 당시 생물 서식 가능 구역에 존재할 것으로 예측되는 행성 중에서 가장 작은 지름을 가진 행성이었다.[27] 이전 기록은 지구의 2.4배 지름을 가진 케플러-22b였다.[33] 이 기록은 이후 발견된 케플러-186f (지구의 1.1배)에 의해 갱신되었다.
NASA는 케플러-62f를 암석으로 구성된 지구형 행성, 즉 슈퍼 지구로 추정하고 있다. 케플러-62의 나이는 30억 년에서 110억 년이며, 생명체가 탄생하기에 충분한 시간이 지났다.[27][29]
케플러-62f의 정확한 표면 온도는 알베도와 대기 조성이 밝혀지지 않으면 알 수 없다. 만약 알베도를 0.3으로 가정하면, 표면 온도는 -65°C가 된다. 이는 겉보기에는 수분이 얼어붙는 저온 행성이라는 인상을 주지만, 대기에 의한 온실 효과를 전혀 고려하지 않은 값이다.[26] 지구도 온실 효과가 없는 경우의 평균 표면 온도는 -18°C가 될 것으로 생각된다. 더 지름이 크고 질량도 많을 것으로 추정되는 케플러-62f는, 더 조밀한 대기를 가지며, 그만큼 온실 효과도 강하게 작용할 것으로 생각된다.
2. 2. 모항성
케플러-62f는 케플러-62라는 K형 항성을 공전하는데, 이 항성은 총 5개의 행성을 거느리고 있다. 케플러-62는 태양보다 질량과 반지름이 작고 온도도 낮다. 케플러-62의 질량은 태양의 0.69배, 반지름은 태양의 0.64배이며, 온도는 4925 K이다. 이에 비해 태양의 나이는 46억 년이며,[7] 온도는 5778K이다.[8]케플러-62의 나이는 약 70억 년으로 태양보다 오래되었으며, 금속 함량([Fe/H])은 -0.37로 태양의 42% 수준이다. 광도(link=y)는 태양의 21%이다.
케플러-62의 겉보기 등급은 13.65로, 육안으로는 관측할 수 없을 정도로 어둡다.
2. 3. 궤도
케플러-62f는 공전 궤도 주기가 267.29일이며, 궤도 반장반경은 약 0.718 천문 단위(107,400,000 km, 66,700,000 mi)이다. 이는 금성이 태양으로부터 떨어진 거리와 거의 같다.[21] 지구와 태양 사이 거리의 약 70% 정도이며, 지구가 태양으로부터 받는 태양광의 약 41%를 받는 것으로 추정된다. 참고로, 화성은 태양광의 43%를 받는다.[21]
케플러-62f는 태양보다 약간 작은 항성 케플러-62를 공전한다. 케플러-62는 태양 지름의 0.64배, 질량의 0.69배이다. 케플러-62에는 총 5개의 외계 행성이 발견되었으며, 케플러-62f는 이 중 가장 멀리 떨어진 궤도를 돌고 있다. 궤도 긴반지름은 0.718AU로, 태양계의 금성과 거의 같은 거리를 267.291일 주기로 공전한다.[28]
지구에서 볼 때 케플러-62f는 케플러-62의 표면을 통과한다. 이로 인해 케플러-62의 일부가 가려지면서 7.46시간 동안 케플러-62의 밝기가 최대 0.042% 감소한다.[28] 케플러-62f는 이러한 특성을 이용한 통과법으로 외계 행성을 검출하는 케플러 우주 망원경에 의해 2013년에 발견되었다. 발견 사실은 케플러-62의 다른 4개의 행성과 케플러-69를 공전하는 2개의 외계 행성과 함께 2013년 4월 18일에 발표되었다.[27]
케플러-62f는 긴 공전 주기 때문에 항성면 통과가 쉽게 일어나지 않는다. 처음에는 케플러-62b에서 e까지의 행성만 존재가 인지되었으며, 이 4개의 행성 발견 후 Eric Agol에 의해 발견되었다.[27]
3. 생명체 거주 가능성
케플러-62f는 나이가 70억 ± 40억 년이고, 복사 조도는 지구의 0.41 ± 0.05배, 반지름은 지구의 1.46 ± 0.07배이다. 이 행성은 상당량의 물을 포함한 암석(규산염-철)으로 구성되었을 가능성이 있으며, 모델링 연구에 따르면 크기가 비슷한 행성의 대다수는 바다로 완전히 덮여 있을 것으로 예상된다.[9][10] 밀도가 지구와 같다면 질량은 지구의 2.80배가 된다. 케플러-62f는 달을 가질 가능성이 있고, 현재 위치에서 모항성의 복사에 의해 건조를 피할 수 있는 유일한 생명 가능 구역 후보일 수 있다.[12]
케플러-62f는 항성면 통과에 따른 감광도로 지름이 지구의 1.41배로 추정되었다.[28] 궤도 장반경은 지구보다 항성에 가깝지만, 케플러-62의 표면 온도는 태양보다 낮은 4652℃ (4925K[26])이고, 광도도 태양의 0.2배이므로[32], 생물 서식 가능 구역 중간에 궤도를 가질 것으로 예상된다. 발견 당시 케플러-62f는 생물 서식 가능 구역에 존재할 것으로 예측되는 행성 중 가장 작은 지름을 가진 행성이었으나,[27] 이후 발견된 케플러-186f (지구의 1.1배)에 의해 갱신되었다.
케플러-62f는 통과법으로 관측되어 질량은 불분명하지만, 지구의 35배 이하로 추정된다. NASA는 케플러-62f를 암석으로 구성된 지구형 행성, 즉 슈퍼 지구로 추정한다. 케플러-62의 나이는 30억 년에서 110억 년 사이로, 생명체가 탄생하기에 충분한 시간이 있었다.[27][29]
케플러-62f의 정확한 표면 온도는 알베도와 대기 조성이 밝혀지지 않아 알 수 없다. 알베도를 0.3으로 가정하면 표면 온도는 -65℃ (208K)가 되지만, 이는 대기에 의한 온실 효과를 고려하지 않은 값이다.[26] 지구도 온실 효과가 없을 경우 평균 표면 온도는 -18℃가 된다. 케플러-62f는 지름과 질량이 더 클 것으로 추정되므로, 더 조밀한 대기를 가져 온실 효과도 더 강하게 작용할 것으로 생각된다.
케플러-62f는 모항성에서 가장 바깥쪽에 있어 안쪽 행성들과 모항성으로부터 받는 조석 진화의 영향이 적었을 것으로 예상되며, 자전축 기울기는 안정적일 가능성이 높아 지구와 비슷한 자전축 기울기(14°–30°)와 자전 주기를 가질 수 있다.[17]
K형 별은 태양보다 수명이 2~4배 더 긴 약 200억~400억 년 동안 존재할 수 있다. 케플러-62와 같은 오렌지색 왜성의 낮은 별 활동은 생명 가능 구역에서 궤도를 도는 행성에 비교적 온화한 방사선 환경을 조성하여 생명 유지 가능성을 높인다.[19]
3. 1. 기후
케플러-62f는 별에서 가장 멀리 떨어져 있어, 충분한 양의 이산화 탄소가 없다면 완전히 얼음으로 덮인 행성이 될 수 있다.[13] 케플러-62f가 지구와 유사한 기후(평균 기온 약 284,000)를 유지하려면 최소 5bar의 이산화 탄소가 행성 대기에 존재해야 한다.[14]2016년 5월 13일, UCLA 연구원들은 외계 행성이 생존할 수 있는 다양한 시나리오를 발견했다고 발표했다. 그들은 지구와 같은 두께에서 최대 12배 더 두꺼운 대기, 지구 대기의 양과 같은 농도에서 최대 2,500배에 이르는 다양한 이산화 탄소 농도, 그리고 궤도 경로에 대한 여러 가지 가능한 구성을 가진 케플러-62f를 기반으로 여러 시뮬레이션을 테스트했다.[14] 2018년 6월, 연구에 따르면 케플러-62f는 계절과 지구와 유사한 기후를 가질 수 있다는 가능성이 제시되었다.[15][16]
3. 2. 기타 요인
케플러-62f는 모항성에서 가장 바깥쪽에 있는 행성이기 때문에, 안쪽 행성들과 모항성으로부터 받는 조석 진화의 영향이 적었을 것으로 예상된다.[17] 자전축 기울기는 안정적일 가능성이 높아, 지구와 비슷한 자전축 기울기(14°–30°)와 자전 주기를 가질 수 있다.[17] 이는 행성의 밤인 쪽에 열을 전달할 수 있게 하여, 표면의 절반은 물, 절반은 얼음으로 덮인 행성이 되는 대신 생명체가 살기에 더 적합한 환경을 만들 수 있다.K형 별은 태양보다 수명이 2~4배 더 긴 약 200억~400억 년 동안 존재할 수 있다.[18] 케플러-62와 같은 오렌지색 왜성의 낮은 별 활동은 생명 가능 구역에서 궤도를 도는 행성에 비교적 온화한 방사선 환경을 조성하여 생명 유지 가능성을 높인다.[19] 2015년 한 연구에서는 케플러-62f가 케플러-186f, 케플러-442b와 함께 잠재적으로 생명체가 살 수 있는 행성의 가장 유력한 후보라고 결론 내렸다.[20][21]
4. 발견
(케플러-62e, 62f, 186f, 296e, 296f, 438b, 440b, 442b)[22]||right||240px]]
NASA의 케플러 우주선은 케플러-62 주위에 케플러-62e를 포함하여 세 개의 행성을 발견했다. 그러나 소프트웨어 파이프라인의 오류로 인해 케플러-62f는 발견되지 않았다. 워싱턴 대학교의 천문학 교수인 에릭 아골이 파이프라인에서 놓친 세 번의 추가 통과 현상을 발견했고, 더 자세한 분석을 통해 케플러 팀은 네 번째 행성체인 케플러-62f가 267일 주기의 통과 현상을 일으킨다는 결론을 내렸다. 이 발견은 케플러-69 별의 행성계와 함께 2013년 4월 18일에 발표되었다.
4. 1. 케플러 우주 망원경
NASA의 케플러 우주선은 2009년 5월 13일부터 2012년 3월 17일까지 케플러 입력 목록에 있는 15만 개 이상의 별을 관측했는데, 여기에는 케플러-62도 포함되어 있었다.[22] 별의 밝기가 주기적으로 감소하는 현상을 찾는 소프트웨어 파이프라인은 별의 통과를 나타내는 지표로서, 처음에 케플러-62 주위에 세 개의 행성을 발견했다. 그러나 소프트웨어 파이프라인의 오류로 인해 케플러-62f는 발견되지 않았다. 워싱턴 대학교의 천문학 교수인 에릭 아골이 파이프라인에서 놓친 세 번의 추가 통과 현상을 발견했고, 더 자세한 분석을 통해 케플러 팀은 네 번째 행성체인 케플러-62f가 267일 주기의 통과 현상을 일으킨다는 결론을 내렸다. 이 발견은 케플러-69 별의 행성계와 함께 2013년 4월 18일에 발표되었다.[27]케플러-62f는 통과법을 이용하여 외계 행성을 검출하는 케플러 우주 망원경에 의해 2013년에 발견되었다. 발견 사실은 케플러-62의 다른 4개의 행성과 케플러-69를 공전하는 2개의 외계 행성과 함께 2013년 4월 18일에 발표되었다.[27]
4. 2. 후속 연구
미국 하원의 두 소위원회는 2013년 5월 9일에 열린 의회 청문회에서 외계 행성 ''케플러-62f'', 케플러-62e, 케플러-69c 등의 발견을 바탕으로 "외계 행성 발견: 또 다른 지구를 찾았는가?"에 대해 논의했다.[23] 이와 관련하여 ''사이언스'' 저널의 특별 호에서 외계 행성 발견에 대한 내용이 출판되기도 했다.[23]케플러-62f는 약 980광년(300 파섹) 떨어져 있어 현재 또는 차세대 망원경으로 질량이나 대기 유무를 판단하기에는 너무 멀다. 케플러 우주 망원경은 하늘의 작은 영역에 집중했지만, TESS나 CHEOPS와 같은 차세대 행성 탐사 우주 망원경은 하늘 전체에서 가까운 별들을 조사할 예정이다.
행성이 있는 가까운 별들은 앞으로 제임스 웹 우주 망원경과 미래의 대형 지상 망원경을 통해 대기 분석, 질량 측정, 조성 추론이 가능할 것으로 기대된다. 또한 제곱킬로미터 배열은 아레시보 천문대와 그린 뱅크 망원경보다 라디오 관측 성능을 크게 향상시킬 것이다.[24]
4. 3. 외계 지적 생명체 탐사 (SETI)
외계 지적 생명체 탐사(SETI) 프로그램의 일환으로 케플러-62f를 비롯한 케플러-62 항성계의 외계 행성들은 특별 탐사 대상이 되고 있다.[25] 이들은 해당 항성계에서 기술적 생명체의 신호를 탐지하고자 노력하고 있다. 지구에서 케플러-62f까지의 거리는 980ly에 달하며, 이는 곧 신호가 있었다 하더라도 그만큼 오래전에 행성을 떠났음을 의미한다. 2016년 현재까지 그러한 신호는 발견되지 않았다.참조
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