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펄사 행성

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목차

1. 개요

펄사 행성은 펄사를 공전하는 외계 행성을 의미한다. 1992년 최초로 펄사 PSR B1257+12를 도는 행성들이 발견되었으며, 2022년 기준 6개의 펄사 행성이 확인되었다. 펄사 행성은 펄스 타이밍의 변화를 통해 감지되며, 펄사에서 나오는 강력한 방사선으로 인해 생명체가 존재하기 어려울 것으로 예상된다. 펄사 행성은 짝별의 파괴, 동반성의 붕괴, 또는 포획 등의 다양한 과정을 통해 형성될 수 있다.

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펄사 행성
개요
유형외계 행성, 펄사 행성
모항성PSR B1257+12
역사
최초 발견알렉산더 볼슈찬
발견 년도1992년
명칭
다른 명칭펄서 행성, 펄서 플래닛
특성
공전 주기수일 ~ 수년 (일반적)
질량지구 질량의 몇 배 (일반적)
표면 온도매우 낮음 (일반적)
추가 정보
참고펄사 행성은 일반적인 행성과는 다른 환경에서 형성되며, 펄사의 강력한 전자기파와 방사선에 노출되어 있다. 따라서 생명체가 존재하기는 매우 어려울 것으로 여겨진다.

2. 발견 역사

1991년 앤드루 G. 라인은 펄사 PSR 1829-10을 도는 행성 크기 천체를 발견하였다고 발표하였다.[7] 그러나 이 발표 사실은 펄사의 주기를 계산하는 프로그램이 지구 공전궤도의 이심률을 반영하지 않아 생긴 착오로 판명되어 철회되었다.[8]

1992년 알렉산데르 볼시찬과 데일 프레일은 밀리초 펄사 PSR 1257+12를 도는 작은 천체 두 개를 발견했다.[9] 이 행성 두 개는 외계 행성 연구사에서 최초로 그 존재가 검증된 사례이자 펄사 주위를 도는 첫 번째 행성으로 기록되었다. 직전 연구결과가 철회되는 사태가 있었기에 천문학계는 새로운 발견 사실도 철회되지 않을까 우려했으며, 어떻게 펄사가 행성을 가질 수 있느냐는 의문도 제기되었다. 그러나 행성은 실제로 있는 것으로 확인되었다.[10] 이후 같은 관측방법을 사용하여 이 펄사를 도는 좀 더 작은 행성체 둘을 추가로 발견했다.

2000년 밀리초 펄사 PSR B1620-26과 짝별 백색 왜성 WD B1620-26 둘을 하나의 어머니 항성으로 삼아 돌고 있는 쌍성주위 행성 PSR B1620-26 b가 발견되었다. 이 행성의 나이는 약 126억 년으로 그 전까지 발견된 외계행성 중 가장 늙은 존재였다.[11]

2006년 지구에서 1만 3천 광년 떨어진 곳에 있는 펄사 4U 0142+61 주변에 원시 행성계 원반이 있음이 밝혀졌다. 이 현상은 MIT의 디프토 차크라바티 휘하 연구팀이 스피처 우주 망원경을 이용하여 발견했다.[12] 이 원반은 약 10만 년 전 펄사의 원형이었던 초신성이 폭발하면서 뿌린, 중원소가 풍부한 잔해들로 구성된 것으로 보인다.

2011년 밀리초 펄사 PSR J1719-1438을 도는 행성이 발견되었다. 특이한 점은 이 행성은 원래 펄사를 돌던 항성이었으나 펄사의 영향력 때문에 대기를 잃고 중심부 알맹이만 남았다는 사실이다.[13][14] 이 행성의 밀도는 최소 물의 23배로 추정되며 지름은 5만 5천 킬로미터에 질량은 목성과 비슷하고 펄사를 2시간 10분 주기로 1회 도는 것으로 밝혀졌다. 행성을 이루는 주요 물질은 백색 왜성을 둘러싸던 대기가 날아간 뒤 안에 있던 다이아몬드 결정의 중심핵이 드러난 것으로 보이며 그 양은 약 1031 캐럿으로 추정된다.[15][16]

3. 형성

펄사 행성이 형성되기 위해서는 원시 행성계 원반이 필요하다. 대부분의 이론에서는 난류가 없는 "데드 존"이 원반 내에 존재해야 미행성체가 형성되고 별로 떨어지지 않고 축적될 수 있다고 본다. 그러나 펄서는 젊은 별보다 훨씬 높은 광도를 가지기 때문에 펄서의 방사선에 의한 원반의 전리가 데드 존 형성을 방해한다. 이는 자기 회전 불안정을 유발하여 난류를 만들고 데드 존을 파괴하기 때문이다. 따라서 펄사 주위에 행성이 형성되려면 원반의 질량이 커야 한다.

펄사 행성계를 생성할 수 있는 몇 가지 과정은 다음과 같다.


  • 1세대 행성: 별이 초신성이 되어 펄서가 되기 *전*에 별을 공전하던 행성이다. 질량이 큰 별은 행성을 가지지 않는 경향이 있는데, 이는 밝은 별 주변에서 행성을 찾기 어렵기 때문일 수 있다. 또한, 그러한 별에서 나오는 방사선이 원시 행성계 원반을 파괴할 수 있다. 별에서 약 4 천문 단위 이내를 공전하는 행성은 별이 적색 거성이나 적색 초거성이 될 때 파괴될 위험이 있다. 초신성 폭발 시 계(系)는 질량의 절반 정도를 잃게 되고, 펄서가 초신성 당시 행성이 움직이던 방향으로 방출되지 않으면 행성은 계에서 떨어져 나갈 가능성이 높다. 현재까지 알려진 펄사 행성계 중 이 과정으로 형성된 것은 없다.
  • 2세대 행성: 초신성 이후 펄서로 다시 떨어지는 물질에서 형성된다. 이론적으로 이 물질은 원시 행성계 원반과 비슷한 질량에 도달할 수 있지만, 행성 형성이 일어나기에는 너무 빨리 사라질 가능성이 높다. 현재까지 젊은 펄서 주변에서 이러한 행성이 발견된 예는 없다.
  • 3세대 행성: 동반성이 펄서와의 상호작용으로 파괴되어 저질량 원반을 형성하면서 만들어진다. 펄서는 동반성을 가열하는 강력한 방사선을 방출하여 로슈 로브를 넘어선 별을 파괴할 수 있다. 또는 중력파 방출로 인해 궤도가 줄어들어 동반성(주로 백색 왜성)이 파괴될 수도 있다. 세 번째 방법은 펄서가 더 큰 별의 외피를 뚫고 들어가 파괴하면서 펄서 주위에 원반을 형성하는 것이다. 이 과정에서 형성된 원반은 훨씬 더 큰 질량을 가지므로 더 오래 지속되어 행성이 형성될 수 있다. 또한 행성의 필수 구성 요소인 무거운 원소를 포함하며, 원반의 일부는 펄서에 흡수되어 펄서의 회전을 가속화한다. 혹은 가벼운 백색 왜성이 더 무거운 백색 왜성과의 상호 작용으로 파괴될 수 있는데, 이때 가벼운 백색 왜성은 행성을 생성하는 잔해 원반을 만들고 더 큰 백색 왜성은 펄서가 된다.
  • 블랙 위도우형 행성: 동반성이 펄서와의 상호 작용 중 파괴되지만 행성 크기의 잔해를 남길 수 있다. 이러한 계는 "블랙 위도우"로 알려져 있다.
  • 기타: 동반성 또는 떠돌이 행성의 행성이 펄서에 포획되거나, 펄서가 행성의 원래 모성이었던 별과 합쳐질 가능성도 있다. 후자의 경우, 결국 행성이 발달할 수 있는 원반을 형성하기 위해 붕괴되는 "공통 외피"를 형성한다.

3. 1. 1세대 행성

1991년 앤드류 G. 라인은 펄사 PSR 1829-10을 도는 행성 크기 천체를 발견했다고 발표했다.[7] 그러나 이 발표는 펄사의 주기를 계산하는 프로그램이 지구 공전 궤도의 이심률을 반영하지 않아 생긴 착오로 판명되어 철회되었다.[8]

1992년 알렉산데르 볼시찬과 데일 프레일은 PSR 1257+12를 도는 두 개의 작은 천체를 발견했다.[9] 이 행성들은 외계 행성 연구 역사상 최초로 존재가 검증되었고, 펄사 주위를 도는 첫 번째 행성으로 기록되었다. 이전 연구 결과가 철회된 경험 때문에 천문학계는 새로운 발견도 철회될 수 있다는 우려와 함께 펄사가 어떻게 행성을 가질 수 있는지에 대한 의문을 제기했다. 그러나 이 행성들은 실제로 존재하는 것으로 확인되었다.[10] 이후 같은 관측 방법을 사용하여 이 펄사를 도는 더 작은 행성체 두 개가 추가로 발견되었다.

2000년에는 밀리초 펄사 PSR B1620-26과 짝별 백색 왜성 WD B1620-26을 어머니 항성으로 삼아 돌고 있는 쌍성주위 행성 PSR B1620-26 b가 발견되었다. 이 행성은 약 126억 년의 나이로, 발견된 외계 행성 중 가장 오래된 존재였다.[11]

2006년에는 지구에서 1만 3천 광년 떨어진 펄사 4U 0142+61 주변에서 원시 행성계 원반이 발견되었다. 이 발견은 MIT의 디프토 차크라바티 연구팀이 스피처 우주 망원경을 이용하여 이루어졌다.[12] 이 원반은 약 10만 년 전 펄사의 원형이었던 초신성 폭발로 생긴, 중원소가 풍부한 잔해로 구성되어 있다. 이는 태양과 비슷한 주계열성 주위에서 생기는 현상과 유사하며, 이런 환경에서 행성이 생겨날 수 있음을 보여준다. 그러나 펄사 행성은 지구 생명체와 비슷한 생명체를 가질 가능성이 적다. 펄사에서 나오는 막대한 양의 복사 에너지가 생명체의 조직을 파괴하고, 가시광선 영역에서 펄사가 방출하는 에너지량이 적기 때문이다.

2011년에는 밀리초 펄사 PSR J1719-1438을 도는 행성이 발견되었다. 이 행성은 원래 펄사를 돌던 항성이었으나, 펄사의 영향으로 대기를 잃고 중심부만 남은 특이한 경우이다.[13][14] 이 행성은 밀도가 최소 물의 23배, 지름은 5만 5천 킬로미터, 질량은 목성과 비슷하며, 펄사를 2시간 10분 주기로 1회 공전한다. 행성의 주요 구성 물질은 백색 왜성을 둘러싸던 대기가 날아간 후 남은 다이아몬드 결정 중심핵으로 추정되며, 그 양은 약 1031 캐럿으로 추정된다.[15][16]

지금까지 알려진 펄사 행성은 세 가지 종류로 구분된다.

  • PSR B1257+12의 행성들처럼 짝별이 파괴된 후 남은 재료가 다시 뭉쳐 펄사 주위를 도는 경우.[17]
  • PSR J1719-1438처럼 짝별이 펄사 때문에 대기를 잃고 알맹이만 남은 경우.
  • PSR B1620-26 b처럼 우주를 떠돌다가 어머니 천체의 중력에 붙들린 경우.


펄사 행성의 형성은 원시 행성 원반의 존재를 필요로 한다.

3. 2. 2세대 행성

지금까지 알려진 펄사 행성에는 세 가지 종류가 있다. PSR B1257+12의 행성들처럼 짝별이 파괴된 뒤 남은 재료가 다시 뭉쳐서 펄사 주위를 도는 것이 있으며,[17] PSR J1719-1438처럼 짝별이 주인별(펄사) 때문에 대기를 잃어버리고 알맹이만 남은 사례가 있다. PSR B1620-26 b처럼 우주를 떠돌다가 어머니 천체의 중력에 붙들린 경우도 있다.

이론적으로는 초신성 이후 펄서로 다시 떨어지는 물질에서 "2세대" 행성이 형성될 수 있다. 이 물질은 원시 행성 원반과 비슷한 질량에 도달할 수 있지만, 행성 형성을 허용하기에는 너무 빨리 소멸될 가능성이 높다. 젊은 펄서 주변에 행성이 있는 알려진 예는 없다.

3. 3. 3세대 행성

지금까지 알려진 펄사 행성은 세 가지 종류가 있다. PSR B1257+12의 행성들처럼 짝별이 파괴된 뒤 남은 재료가 다시 뭉쳐서 펄사 주위를 도는 것이 있으며[17], PSR J1719-1438처럼 짝별이 주인별(펄사) 때문에 대기를 잃어버리고 알맹이만 남은 사례가 있다. PSR B1620-26 b처럼 우주를 떠돌다가 어머니 천체의 중력에 붙들린 경우도 있다.

3세대 행성은 동반 별이 펄서와의 상호 작용으로 파괴되어 저질량 원반을 형성하면서 만들어진다. 펄서는 동반 별을 가열하는 강력한 방사선을 방출하여 별이 로슈 로브를 넘어서 파괴되게 할 수 있다. 또 다른 기작은 중력파 방출로, 궤도가 줄어들어 동반 별(주로 백색 왜성)이 파괴되는 것이다. 세 번째 기작은 펄서가 더 큰 별의 외피를 관통하여 파괴하고, 펄서 주위에 원반을 형성하는 것이다. 이 과정에서 만들어진 원반은 폴백(fallback)을 통해 형성된 원반보다 훨씬 질량이 커서 더 오래 지속되므로 행성이 형성될 수 있다. 또한 행성의 필수 구성 요소인 무거운 원소를 포함하며, 원반의 일부는 펄서에 흡수되어 그 과정에서 펄서의 회전을 가속화한다. 또는 가벼운 백색 왜성이 더 무거운 백색 왜성과의 상호 작용으로 파괴될 수 있다. 가벼운 백색 왜성은 행성을 생성하는 잔해 원반을 만드는 반면, 더 큰 백색 왜성은 펄서가 된다.

동반 별은 펄서와의 상호 작용 중에 파괴될 수 있지만, 행성 크기의 잔해를 남길 수 있다. 이러한 계(系)는 "블랙 위도우"로 알려져 있다.

3. 4. 기타

1991년 앤드류 G. 라인은 펄사 PSR 1829-10을 도는 행성 크기 천체를 발견했다고 발표했다.[7] 그러나 이 발표는 펄사의 주기를 계산하는 프로그램이 지구 공전궤도의 이심률을 반영하지 않아 생긴 착오로 판명되어 철회되었다.[8]

1992년 알렉산데르 볼시찬과 데일 프레일은 펄사 PSR 1257+12를 도는 두 개의 작은 천체를 발견했다.[9] 이 행성들은 외계 행성 연구 역사상 최초로 존재가 검증되었고, 펄사 주위를 도는 첫 번째 행성으로 기록되었다. 이전 연구 결과가 철회된 경험 때문에 천문학계는 우려와 의문을 제기했지만, 이 행성들은 실제로 존재하는 것으로 확인되었다.[10] 이후 같은 관측 방법을 통해 이 펄사를 도는 더 작은 행성체 두 개가 추가로 발견되었다.

2000년에는 밀리초 펄사 PSR B1620-26과 짝별 백색 왜성 WD B1620-26을 함께 도는 쌍성주위 행성 PSR B1620-26 b가 발견되었다. 이 행성은 약 126억 년 된 것으로, 당시까지 발견된 외계 행성 중 가장 나이가 많았다.[11]

2006년 지구에서 1만 3천 광년 떨어진 펄사 4U 0142+61 주변에서 원시 행성계 원반이 발견되었다. 이 발견은 MIT의 디프토 차크라바티 연구팀이 스피처 우주 망원경을 이용해 이루어졌다.[12] 이 원반은 약 10만 년 전 펄사의 원형이었던 초신성 폭발 잔해로, 중원소가 풍부한 것으로 보인다. 이는 태양과 비슷한 주계열성 주위에서 나타나는 현상과 유사하며, 이런 환경에서도 행성이 생성될 수 있음을 시사한다. 그러나 펄사 행성은 지구 생명체와 비슷한 생명체를 품고 있을 가능성은 낮다. 펄사에서 나오는 막대한 복사 에너지가 생명체의 조직을 파괴하고, 가시광선 영역에서 펄사의 에너지 방출량이 적기 때문이다.

2011년에는 밀리초 펄사 PSR J1719-1438을 도는 행성이 발견되었다. 이 행성은 원래 펄사를 돌던 항성이었으나, 펄사의 영향으로 대기를 잃고 중심핵만 남은 것이다.[13][14] 이 행성은 밀도가 물의 최소 23배, 지름은 5만 5천 킬로미터, 질량은 목성과 비슷하며, 펄사를 2시간 10분 주기로 1회 공전한다. 이 행성은 백색 왜성을 둘러싸던 대기가 날아가고 남은 다이아몬드 결정 중심핵으로 추정되며, 그 양은 약 1031 캐럿으로 추정된다.[15][16]

지금까지 알려진 펄사 행성은 세 가지 종류로 분류된다.

  • PSR B1257+12의 행성들처럼 짝별이 파괴된 후 남은 물질이 다시 뭉쳐 펄사 주위를 도는 경우[17]
  • PSR J1719-1438처럼 짝별이 펄사 때문에 대기를 잃고 핵만 남은 경우
  • PSR B1620-26 b처럼 우주를 떠돌다 펄사의 중력에 붙잡힌 경우


행성 형성은 원시 행성 원반의 존재를 필요로 하며, 대부분의 이론은 난류가 없는 "데드 존"이 그 안에 필요하다고 제시한다. 그곳에서 미행성체가 형성되어 별로 떨어지지 않고 축적될 수 있다. 젊은 별에 비해 펄서는 훨씬 더 높은 광도를 가지고 있으므로, 펄서의 방사선에 의한 원반의 전리로 인해 데드 존 형성이 방해받는다. 이는 자기 회전 불안정이 난류를 유발하여 데드 존을 파괴하도록 한다. 따라서 행성이 생기려면 원반의 질량이 커야 한다.

행성계를 생성할 수 있는 몇 가지 과정이 있다.

  • "1세대" 행성은 별이 초신성이 되어 펄서가 되기 전에 별을 공전했던 행성이다. 질량이 큰 별은 행성이 없는 경향이 있는데, 이는 매우 밝은 별 주변에서 행성을 감지하기 어렵기 때문일 수도 있지만, 그러한 별에서 나오는 방사선이 원시 행성 원반을 파괴하기 때문일 수도 있다. 별에서 약 4 천문 단위 이내를 공전하는 행성은 별이 적색 거성 또는 적색 초거성이 될 때 삼켜져 파괴될 위험이 있다. 초신성 동안 시스템은 질량의 약 절반을 잃고, 펄서가 초신성 당시 행성이 움직이던 방향과 같은 방향으로 방출되지 않는 한, 행성은 시스템에서 분리될 가능성이 높다. 알려진 펄사 행성계 중 어느 것도 이 과정에서 형성되었을 가능성이 없다.
  • 초신성 이후 펄서로 다시 떨어지는 물질에서 형성된 "2세대" 행성. 이론적으로 물질은 원시 행성 원반과 비슷한 질량에 도달할 수 있지만 행성 형성을 허용하기에는 너무 빨리 소멸될 가능성이 높다. 젊은 펄서 주변에 행성이 있는 알려진 예는 없다.
  • "3세대" 행성: 동반 별은 펄서와의 상호 작용을 통해 파괴되어 저질량 원반을 형성한다. 펄서는 동반 별을 가열하는 강력한 방사선을 방출할 수 있으며, 결국 별이 로슈 로브를 넘쳐 파괴된다. 또 다른 메커니즘은 중력파의 방출로, 궤도가 줄어들어 동반 별(이 경우 종종 백색 왜성)이 파괴된다. 세 번째 메커니즘에서 펄서는 더 큰 별의 외피를 관통하여 파괴되어 펄서 주위에 원반을 형성한다. 이 과정에서 형성된 원반은 폴백을 통해 형성된 원반보다 훨씬 더 질량이 크므로 더 오래 지속되어 행성이 형성될 수 있다. 또한 행성의 필수 구성 요소인 무거운 원소를 포함하고 있으며, 원반의 일부는 펄서에 의해 흡수되어 그 과정에서 펄서의 회전을 가속화한다. 또는 가벼운 백색 왜성이 더 무거운 백색 왜성과의 상호 작용에 의해 파괴된다. 가벼운 백색 왜성은 행성을 생성하는 잔해 원반을 생성하는 반면, 더 큰 백색 왜성은 펄서가 된다.
  • 동반 별은 펄서와의 상호 작용 중에 파괴될 수 있지만 행성 크기의 잔해를 남길 수 있으며 이러한 시스템은 "블랙 위도우"로 알려져 있다.
  • 마지막으로, 동반 별 또는 떠돌이 행성의 행성이 펄서에 포획될 가능성이 있거나, 펄서가 행성의 원래 모성인 별과 합쳐질 가능성이 있다. 후자의 과정은 결국 행성이 발달할 수 있는 원반을 형성하기 위해 붕괴되는 "공통 외피"를 형성할 것이다.

4. 관측

1992년 알렉산데르 볼시찬과 데일 프레일은 밀리초 펄사 PSR 1257+12를 공전하는 두 개의 작은 천체를 발견했다고 발표했다.[9] 이 행성들은 외계 행성 연구 역사상 최초로 존재가 검증되었고, 동시에 펄사 주위를 도는 최초의 행성으로 기록되었다. 이전 연구 결과가 철회된 사례가 있었기 때문에, 천문학계는 이번 발견도 철회될 가능성을 우려했고, 펄사가 어떻게 행성을 가질 수 있는지에 대한 의문도 제기되었다. 그러나 이 행성들은 실제로 존재하는 것으로 확인되었다.[10] 이후 같은 관측 방법을 사용하여 이 펄사를 공전하는 더 작은 행성체 두 개가 추가로 발견되었다.

2000년에는 밀리초 펄사 PSR B1620-26과 짝별 백색 왜성 WD B1620-26을 공통의 모항성으로 삼아 공전하는 쌍성주위 행성 PSR B1620-26 b가 발견되었다. 이 행성의 나이는 약 126억 년으로, 당시까지 발견된 외계 행성 중 가장 오래된 것이었다.[11]

2006년에는 지구에서 1만 3천 광년 떨어진 펄사 4U 0142+61 주변에서 원시 행성계 원반이 발견되었다. 이 발견은 MIT의 디프토 차크라바티 휘하 연구팀이 스피처 우주 망원경을 이용하여 이루어졌다.[12] 이 원반은 약 10만 년 전 펄사의 원형이었던 초신성 폭발로 방출된, 중원소가 풍부한 잔해로 구성된 것으로 추정된다.

2011년에는 밀리초 펄사 PSR J1719-1438을 공전하는 행성이 발견되었다. 이 행성은 원래 펄사를 공전하던 항성이었으나, 펄사의 영향으로 대기를 잃고 중심핵만 남은 특이한 경우이다.[13][14] 이 행성의 밀도는 최소 물의 23배로 추정되며, 지름은 5만 5천 킬로미터, 질량은 목성과 비슷하고, 펄사를 2시간 10분 주기로 1회 공전한다. 이 행성은 백색 왜성을 둘러싸던 대기가 날아가고 남은 다이아몬드 결정 중심핵이 드러난 것으로 보이며, 그 양은 약 1031 캐럿으로 추정된다.[15][16]

펄사 행성은 펄서 타이밍법을 통해 발견된다. 펄서 주위를 공전하는 모든 물체는 펄스 간격에 지속적으로 영향을 미치는데, 펄서는 일반적으로 거의 일정한 속도로 자전하기 때문에 이러한 펄스 간격의 변화를 정밀한 시간 측정을 통해 쉽게 감지할 수 있다.

5. 생명체 거주 가능성

펄사 행성은 펄사에서 나오는 막대한 양의 복사 에너지가 생명체의 조직을 효과적으로 파괴하고, 가시광선 영역에서 발산하는 에너지량이 적기 때문에 지구와 비슷한 생명체가 존재할 가능성은 적다.[12]

6. 펄사 행성 목록

PSR B1257+12, PSR B1620-26, PSR J1719-1438 외에도 여러 펄사에서 행성 또는 원시 행성계 원반이 발견되거나 발견 주장이 제기되었다.

펄사행성체질량궤도 평균 반지름
(AU)		공전주기발견년도
제밍가제밍가 b1.7 3.35.1년1997년
PSR B0329+54PSR B0329+54 A0.3 2.31205.358±0.003 일1979년
PSR B0329+54 B2.2 7.361728.94±0.003 일1979년
PSR B1828-10PSR B1828-10 A3 0.93384.3649 일1992년
PSR B1828-10 B12 1.32493.077375 일1992년
PSR B1828-10 C8 ??1992년
4U 0142+614U 0142+61의 원시행성계원반---2006년
PSR 1829-10PSR 1829-10 A10--1991년[7] (철회[8])



2022년 기준으로 확인된 펄사 행성은 6개 정도에 불과하며, 이는 펄사 200개당 1개 이하의 행성계가 존재함을 의미한다. 펄사 행성의 형성은 드문 과정으로, 여러 조건이 필요하다.

6. 1. 검증된 행성 목록

1992년 알렉산데르 볼시찬과 데일 프레일은 밀리초 펄사 PSR B1257+12를 도는 두 개의 작은 천체를 발견했다.[9] 이 행성들은 외계 행성 연구사에서 최초로 그 존재가 검증되었으며, 동시에 펄사 주위를 도는 첫 번째 행성으로 기록되었다. 이전 연구 결과가 철회된 사례가 있어 천문학계는 새로운 발견에 우려를 표했지만, 행성은 실제로 존재하는 것으로 확인되었다.[10] 이후 같은 관측 방법을 사용하여 이 펄사를 도는 더 작은 행성체 두 개가 추가로 발견되었다.

2000년에는 밀리초 펄사 PSR B1620-26과 짝별 백색 왜성 WD B1620-26을 어머니 항성으로 삼아 돌고 있는 쌍성주위 행성 PSR B1620-26 b가 발견되었다. 이 행성은 약 126억 년의 나이로, 발견된 외계 행성 중 가장 오래된 존재였다.[11]

2011년에는 밀리초 펄사 PSR J1719-1438을 도는 행성이 발견되었다. 이 행성은 원래 펄사를 돌던 항성이었으나, 펄사의 영향으로 대기를 잃고 중심부만 남은 특이한 경우이다.[13][14] 이 행성은 물의 23배 이상의 밀도를 가지며, 지름은 5만 5천 킬로미터, 질량은 목성과 비슷하고, 펄사를 2시간 10분 주기로 1회 공전한다. 행성의 주요 구성 물질은 다이아몬드 결정으로, 그 양은 약 1031 캐럿으로 추정된다.[15][16]

펄사행성체질량궤도 평균 반지름
(AU)		공전주기발견년도
PSR B1620-26PSR B1620-26 b2.523100년2003년
PSR B1257+12PSR B1257+12 A0.020 0.1925.262±0.003 일1994년
PSR B1257+12 B4.3 0.3666.5419±0.0001 일1992년
PSR B1257+12 C3.90 0.4698.2114±0.0002 일1992년


6. 2. 후보 행성

1992년 알렉산데르 볼시찬과 데일 프레일은 펄사 PSR 1257+12를 도는 두 개의 작은 천체를 발견했다고 발표했다.[9] 이 행성들은 외계 행성 연구 역사상 최초로 그 존재가 검증되었으며, 동시에 펄사 주위를 도는 첫 번째 행성으로 기록되었다. 이전 연구 결과가 철회된 사례가 있었기 때문에, 천문학계는 새로운 발견에 대해서도 우려를 표했으며, 펄사가 어떻게 행성을 가질 수 있는지에 대한 의문도 제기되었다. 그러나 이 행성들은 실제로 존재하는 것으로 확인되었다.[10] 이후 같은 관측 방법을 사용하여 이 펄사를 도는 더 작은 행성체 두 개가 추가로 발견되었다.

2000년에는 밀리초 펄사 PSR B1620-26과 짝별 백색 왜성 WD B1620-26을 어머니 항성으로 삼아 돌고 있는 쌍성주위 행성 PSR B1620-26 b가 발견되었다. 이 행성의 나이는 약 126억 년으로, 그 전까지 발견된 외계 행성 중 가장 오래된 존재였다.[11]

2006년에는 지구에서 1만 3천 광년 떨어진 곳에 있는 펄사 4U 0142+61 주변에 원시 행성계 원반이 있음이 밝혀졌다. 이 현상은 MIT의 디프토 차크라바티 휘하 연구팀이 스피처 우주 망원경을 이용하여 발견했다.[12] 이 원반은 약 10만 년 전 펄사의 원형이었던 초신성이 폭발하면서 뿌린, 중원소가 풍부한 잔해들로 구성된 것으로 보이며, 태양과 비슷한 주계열성 주위에 생기는 현상과도 유사하여 행성이 이러한 환경에서도 생겨날 수 있음을 시사한다. 그러나 펄사 행성들은 펄사에서 나오는 막대한 양의 복사 에너지로 인해 지구와 같은 생명체가 존재하기는 어려울 것으로 보인다.

2011년에는 밀리초 펄사 PSR J1719-1438을 도는 행성이 발견되었다. 이 행성은 원래 펄사를 돌던 항성이었으나 펄사의 영향으로 대기를 잃고 중심부만 남은 특이한 경우이다.[13][14] 이 행성의 밀도는 최소 물의 23배로 추정되며, 지름은 5만 5천 킬로미터에 질량은 목성과 비슷하고, 펄사를 2시간 10분 주기로 1회 공전한다. 이 행성은 백색 왜성을 둘러싸던 대기가 날아간 뒤 다이아몬드 결정의 중심핵이 드러난 것으로 보이며, 그 양은 약 1031 캐럿으로 추정된다.[15][16]

지금까지 알려진 펄사 행성은 세 가지 종류로 나뉜다. PSR B1257+12의 행성들처럼 짝별이 파괴된 뒤 남은 재료가 다시 뭉쳐서 펄사 주위를 도는 경우,[17] PSR J1719-1438 b처럼 짝별이 펄사 때문에 대기를 잃고 알맹이만 남은 경우, PSR B1620-26 b처럼 우주를 떠돌다가 어머니 천체의 중력에 붙들린 경우가 있다.

2022년 기준으로, 확인된 펄사 행성은 6개 정도에 불과하다. 이는 펄사 200개당 1개 이하의 행성계가 존재함을 의미한다. 펄사 행성의 형성은 드문 과정으로, 펄사를 생성한 초신성 폭발에서 시스템이 살아남아야 하는 등 여러 조건이 필요하다.

펄사행성체질량궤도 평균 반지름
(AU)		공전주기발견년도
PSR J1719-1438PSR J1719-1438 b~10.0042.176951032 시간2011-08-21


6. 2. 1. 존재 의심 천체

1991년 앤드루 G. 라인은 펄사 PSR 1829-10을 도는 행성 크기 천체를 발견하였다고 발표하였다.[7] 그러나 이 발표 사실은 펄사의 주기를 계산하는 프로그램이 지구 공전궤도의 이심률을 반영하지 않아 생긴 착오로 판명되어 철회되었다.[8]

6. 3. 원시행성계 원반

2006년 지구에서 1만 3천 광년 떨어진 곳에 있는 펄사 4U 0142+61 주변에 원시 행성계 원반이 있음이 밝혀졌다. 이 현상은 MIT의 디프토 차크라바티 휘하 연구팀이 스피처 우주 망원경을 이용하여 발견했다.[12] 이 원반은 약 10만 년 전 펄사의 원형이었던 초신성이 폭발하면서 뿌린, 중원소가 풍부한 잔해들로 구성된 것으로 보인다. 이는 태양과 비슷한 주계열성 주위에 생기는 현상과도 비슷한 것으로, 행성은 이런 환경에서도 생겨날 것으로 보고 있다. 펄사 행성들은 지구 생명체와 비슷한 것들을 지니고 있을 가능성은 적다. 그 이유는 펄사에서 나오는 막대한 양의 복사 에너지가 생명체의 조직을 효과적으로 파괴할 것이며, 가시광선 영역에서 발산하는 펄사의 에너지량이 적기 때문이다.

펄서원시행성계원반발견년도
4U 0142+614U 0142+61의 원시행성계원반2006년


6. 4. 존재 미검증 행성

1991년 앤드루 G. 라인은 펄사 PSR 1829-10을 도는 행성 크기 천체를 발견하였다고 발표하였다.[7] 그러나 이 발표 사실은 펄사의 주기를 계산하는 프로그램이 지구 공전궤도의 이심률을 반영하지 않아 생긴 착오로 판명되어 철회되었다.[8]

펄사행성질량
PSR 1829-10PSR 1829-10 A10 M⊕


참조

[1] 간행물 Nature vol.352 no.6333 : A planet orbiting the neutron star PSR1829?10 http://www.nature.co[...]
[2] 간행물 "Nature'' vol.355 no.6357 : No planet orbiting PS R1829?10" http://www.nature.co[...]
[3] 논문 A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257 + 12 https://ui.adsabs.ha[...]
[4] 논문 Confirmation of Earth Mass Planets Orbiting the Millisecond Pulsar PSR B1257+12 https://ui.adsabs.ha[...]
[5] 웹사이트 Primeval Planet: Oldest Known World Conjures Prospect of Ancient Life http://www.space.com[...] 2007-06-12
[6] 웹사이트 Scientists crack mystery of planet formation http://www.cnn.com/2[...] CNN.com 2006-04-05
[7] 간행물 Nature vol.352 no.6333 : A planet orbiting the neutron star PSR1829–10 http://www.nature.co[...]
[8] 간행물 "Nature'' vol.355 no.6357 : No planet orbiting PS R1829–10" http://www.nature.co[...]
[9] 저널 A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257 + 12 1992
[10] 저널 Confirmation of Earth Mass Planets Orbiting the Millisecond Pulsar PSR B1257+12 1994
[11] 웹인용 Primeval Planet: Oldest Known World Conjures Prospect of Ancient Life http://www.space.com[...] 2007-06-12
[12] 웹인용 Scientists crack mystery of planet formation http://www.cnn.com/2[...] CNN.com 2006-04-05
[13] 뉴스 A Planet made of Diamond http://www.mpifr-bon[...] Max Planck Institute 2011-08-25
[14] 뉴스 Astronomers discover planet made of diamond http://www.reuters.c[...] Reuters 2011-08-25
[15] 뉴스 "Diamond" Planet Found; May Be Stripped Star http://news.national[...] National Geographic 2011-08-25
[16] 뉴스 "Astrophile: The diamond as big as a planet" http://www.newscient[...] New Scientist 2011-08-25
[17] 문서 Very long baseline interferometry astrometry of PSR B1257+12, a pulsar with a planetary system http://mnras.oxfordj[...]
[18] 저널 Discovery of pulsar planets Elsevier 2012-01


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