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CFBDSIR 2149-0403

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목차

1. 개요

CFBDSIR 2149-0403은 2012년에 발견된 떠돌이 행성으로, 지구에서 117~143광년 또는 82~163광년 거리에 위치해 있다. 질량이 목성의 4~7배로, 갈색 왜성이나 별이 아닌 자유 부유 행성으로 분류된다. 대기에서 물과 메탄이 발견되었으며, 표면 온도는 약 400℃로 추정된다. 나이는 2천만 년에서 2억 년 사이로 추정되며, 황새치자리 AB 운동성군에 속해 있을 가능성이 있다.

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CFBDSIR 2149-0403
기본 정보
"ESO의 라 실라 천문대의 신기술 망원경에 탑재된 SOFI 장비로 촬영한 자유 부유 행성 CFBDSIR J214947.2-040308.9의 적외선 이미지 (중앙의 작고 희미한 파란 점)."
명칭CFBDSIR J214947.2-040308.9
다른 이름CFBDSIR 2149-0403
CFBDSIR2149-0403
CFBDSIR2149
별자리물병자리
천체 분류태양계 외 행성?
준갈색 왜성?
궤도 종류자유 부유 행성
발견
발견 연도2012년
발견자필리프 델롬
조너선 가녜
리송 말로
셀린 레일
에티엔 아르티고
로익 알베르
티에리 포르베유
자비에르 델포스
프랑스 알라르
데렉 호마이어
발견 방법VLT와 WISE 데이터 비교
궤도 정보
적경 (J2000.0)21h 49m 47.2s
적위 (J2000.0)-04° 03′ 08.9″
거리130 ± 13 광년 (40 ± 4 pc) 또는 82 - 163 광년 (25 - 50 pc)
물리적 특성
질량4 - 7 MJ (0.004 - 0.007 M☉)
스펙트럼 분류T7
표면 중력~4.0 log g
표면 온도~400 ℃ (~700 K)
나이0.5 - 1.2 억년
대기압불명
대기 조성물
메탄

2. 발견

CFBDSIR 2149-0403은 근적외선 탐사팀인 캐나다-프랑스 갈색왜성 탐사팀이 발견하고 광역적외선탐사위성 데이터로 확인하였다. 행성학과 천체물리학을 연구하는 프랑스 그르노블의 필립 델롬과 그의 팀은 캐나다 몬트리올 대학 연구팀과 함께 캐나다-프랑스-하와이 천체망원경으로 먼저 CFBDSIR 2149-0403의 적외선 신호를 발견했고 칠레에 있는 유럽 남방 천문대의 초대형 망원경(VLT)으로 행성의 특성을 측정하였다. 2012년 캐나다-프랑스 갈색 왜성 탐사를 통해 발견되었으며, 같은 해 10월 14일에 관련 논문이 게재되었다. 연구팀은 초대형 망원경 VLT에 의한 천체 관측 데이터를 2011년 2월 17일에 운용이 종료된 광역 적외선 탐사 위성 (WISE)의 관측 데이터와 비교하여 CFBDSIR2149를 발견했다.

3. 거리

만약 CFBDSIR 2149-0403이 떠돌이 행성이라면(아직 명확하게 확인되지 않았지만) CFBDSIR 2149-0403은 가장 가까운 위치의 행성 중 하나가 된다. CFBDSIR 2149-0403이 황새치자리 AB 운동성단에 속한다면 지구에서 404 (13013) 정도 혹은 25pc에서 50pc정도 떨어져 있는 것으로 계산된다. 비슷한 거리의 행성으로 PSO J318.5-22이 있다.

CFBDSIR 2149는 지구로부터 117ly에서 143ly, 또는 82ly에서 163ly 떨어진 위치에 있는 것으로 여겨진다. 이 거리는 관측 데이터에 불확실성이 많으며, 갈색 왜성일 가능성이 높은 UGPS 0722-05를 제외하면, PSO J318.5338-22.8603 다음으로 지구에 가까운 위치에 있는 자유 부유 행성이다.

CFBDSIR 2149는 황새치자리 AB 운동성단이라는 성단에 속해 있으며, 이 성단에 있는 약 30개의 항성과 같은 방향으로 운동하고 있다. CFBDSIR 2149는 처음 발견된 자유 부유 행성인 S Ori 70 등과 달리, 성단 내에서도 별 형성이 일어나고 있는 장소 근처에 있지 않다는 점에서 처음 발견된 사례이다. 이 점은 CFBDSIR 2149가 행성일 가능성을 더욱 강화한다. 자유 부유 행성의 탄생에는 두 가지 유형이 있는데, 원래 항성계에 속해 있던 일반적인 행성이 행성끼리 또는 근처를 지나간 항성에 의한 중력 상호 작용으로 행성계에서 튕겨져 나와 우주 공간을 떠도는 유형과, 항성처럼 분자운의 중력적 수축에 의해 단독으로 탄생하는 유형이 있다. 근처에서 별 형성이 일어나지 않는다는 것은 CFBDSIR 2149가 행성계에서 탄생한 후 행성계에서 튕겨져 나온 유형의 행성일 가능성이 높다는 것을 시사한다. 반대로, 중력적 수축에 의해 단독으로 탄생한 경우에는 행성으로 간주되지 않을 수도 있다.

CFBDSIR 2149 근처에 항성이 존재하지 않는 것은 약한 빛만을 방출하는 CFBDSIR 2149의 상세한 관측에 유리하며, 또한 다른 천체에 의한 중력적인 영향의 유무를 조사하여 CFBDSIR 2149가 정말 단독 천체인지 결정하는 데 도움이 된다.

4. 물리적 성질

CFBDSIR J214947.2-040308.9의 상상도


CFBDSIR2149는 목성 질량의 4~7배 정도 되는 매우 가벼운 천체이다.[1] 이 질량은 별이나 갈색 왜성 중심핵에서 일어나는 수소나 중수소의 핵융합을 일으키기에는 부족하며, 갈색 왜성의 하한으로 여겨지는 목성 질량의 13배보다도 훨씬 작다. 따라서 CFBDSIR2149는 갈색 왜성보다는 목성형 행성에 가까운 성질을 가진 것으로 보인다.

CFBDSIR2149는 약 87%의 확률로 돛자리 AB 이동성단(ABDMG)이라는 성단에 속해 있다고 추정되지만,[3] CFBDSIR2149 근처에는 밝게 보일 만한 별이 존재하지 않았다.[1] 이 때문에 CFBDSIR2149는 특정 별 주위를 공전하지 않고, 단독으로 은하계를 공전하는 자유 부유 행성으로 여겨진다.[5]

4. 1. 나이

발견 당시, CFBDSIR 2149-0403은 황새치자리 AB 운동성군에 속하는 행성으로 추정되었다. 이 운동성군은 플레이아데스 성단과 비슷한 나이(약 1억 3천만 년)로 생각되었다. 만약 CFBDSIR 2149-0403이 AB 운동성군에 속한다면, 비교적 젊은 행성일 것으로 예상되었다.[4] 그러나 필립 델롬 연구팀은 이 가설을 기각했고, 현재는 목성 질량의 2배에서 13배 정도이며 나이가 5억 년 미만인 떠돌이 행성이거나, 목성 질량의 2배에서 40배 정도이며 나이가 20억~30억 년인 갈색왜성으로 추정된다. 이 천체는 낮은 중력의 징후를 보이는데, 이는 젊음과 관련이 있을 수 있다.[5]

CFBDSIR2149는 질량이 목성의 4배에서 7배 정도로 매우 가벼운 천체이다. 이 질량은 별이나 갈색 왜성의 중심핵에서 일어나는 수소나 중수소의 핵융합을 일으키기에는 부족하며, 갈색 왜성의 하한으로 여겨지는 목성 질량의 13배보다도 훨씬 작다. 따라서 CFBDSIR2149는 갈색 왜성보다는 목성형 행성에 더 가까운 성질을 가지고 있다고 생각된다.

CFBDSIR2149는 약 87%의 확률로 돛자리 AB 이동성단(ABDMG)이라는 성단에 속해 있다고 추정되지만, CFBDSIR2149 근처에는 밝게 보일 만한 별이 존재하지 않았다. 이 때문에 CFBDSIR2149는 특정 별의 주변을 공전하지 않고, 단독으로 은하계를 공전하는 자유 부유 행성으로 여겨진다.

CFBDSIR2149의 나이는 단독 관측 결과와 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 2천만 년에서 2억 년 사이로 추정되지만, 돛자리 AB 이동성단에 속해 있다면 5천만 년에서 1억 2천만 년 사이로 추정된다. 자유 부유 행성의 대부분이 수백만 년에서 천만 년 정도의 젊은 나이라는 점을 고려하면, 이 나이는 상당히 오래된 편이다.

4. 2. 대기

분광학적 관찰을 통해 CFBDSIR 2149-0403의 대기에서 기화된 메탄과 물이 발견되었다. 이는 분광 관측을 통해 확인된 것으로, 이 천체의 대기에서 기체 메테인과 물에 의한 빛 흡수가 나타났다.

4. 3. 온도

CFBDSIR2149는 약 400℃ (700,000,000)로 저온이지만, 분광형으로는 갈색 왜성에 분류되는 T7형 정도의 표면 온도를 가지고 있다.[1] 이는 CFBDSIR2149가 자신의 중력에 의해 약간 수축함으로써 생기는 켈빈-헬름홀츠 메커니즘에 의한 방열이거나, CFBDSIR2149가 생성된 초기에 약간 일어난 중수소의 핵융합 잔열에 의한 것으로 추정된다. 이 온도는 발견된 자유 부유 행성으로 보이는 천체 중에서도 상당히 낮은 편이다.[3] 근처에 별이 없어 반사광이 없고, 차가운 천체이기 때문에 CFBDSIR2149를 관측할 수 있는 것은 스스로 방출하는 약한 적외선뿐이다.[4] 원적외선은 지구 대기에 흡수되기 때문에 근적외선에 의한 의사 컬러 이미지에서는 파란색으로 보인다.[5][4] 만약 육안으로 본다면 매우 어두운 붉은색 천체로 보일 것이다.[5]

5. 분류

CFBDSIR 2149-0403는 처음엔 부유 행성일 가능성이 있었으나, 부유 행성은 주로 늙은데 반해 비교적 젊어 부유 행성이라고 칭하기는 무리가 있다. 그래서 갈색왜성이라는 주장도 나왔으나, 질량이 작아 갈색왜성으로 보기도 무리가 있다.

CFBDSIR 2149는 매우 가볍고 특정 항성의 중력에 잡혀 있지 않은 천체이므로 자유 부유 행성일 가능성이 가장 높다. CFBDSIR 2149에 대한 논문과 보도에서도 이러한 용어를 사용하고 있다. 그러나 '자유 부유 행성'이라는 용어는 아직 천문학 용어로 완전히 정의되지 않았으며, 천문학자들의 의견 일치를 보지 못하고 있다. 질량만을 문제 삼는다면, 갈색 왜성이 아닌 행성 정도의 질량을 가지므로, 이러한 천체는 행성 질량 천체라고 불린다. 또한, CFBDSIR 2149가 원시 행성계 원반의 주변부에서 생겨난 것이 아니라, 분자 구름의 자기 수축에 의해 단독으로 탄생한 경우에는 준 갈색 왜성이라고 불린다. 단, 이러한 용어들도 임시 정의에 기반하고 있다.

'행성'의 본래 의미는, 천구상의 한 점에 머물지 않고 이리저리 위치를 바꾸는 천체를 그리스어로 '방황하는 별'을 의미하는 Πλανήτης에서 따온 것이다. 우주 공간을 방황하는 천체인 자유 부유 행성은, 어원상으로 보았을 때 더욱 '행성'에 가까운 천체이다.

5. 1. 인공 천체 가능성

CFBDSIR 2149-0403에서 괴상할 정도로 많은 금속 성분이 발견되면서 인공 천체라는 가설도 나오고 있다.[1]

6. 위치

만약 CFBDSIR 2149-0403이 떠돌이 행성이라면(아직 명확하게 확인되지 않았지만) CFBDSIR 2149-0403은 가장 가까운 위치의 행성 중 하나가 된다. 반면 CFBDSIR 2149-0403이 황새치자리 AB 운동성군에 속한다면 지구에서 40pc (130ly) 정도 혹은 25에서 50pc정도 떨어져 있는 것으로 계산된다. 비슷한 거리의 행성으로 PSO J318.5-22이 있다.[1]

CFBDSIR 2149는 지구로부터 117ly에서 143ly, 또는 82ly에서 163ly 떨어진 위치에 있는 것으로 여겨진다. 이 거리는 관측 데이터에 불확실성이 많으며, 갈색왜성일 가능성이 높은 UGPS 0722-05를 제외하면, PSO J318.5338-22.8603 다음으로 지구에 가까운 위치에 있는 자유 부유 행성이다.

CFBDSIR 2149는 도새기자리 AB 운동성단이라는 성단에 속해 있으며, 이 성단에 있는 약 30개의 항성과 같은 방향으로 운동하고 있다. CFBDSIR 2149는 처음 발견된 자유 부유 행성인 S Ori 70 등과 달리, 성단 내에서도 별 형성이 일어나고 있는 장소 근처에 있지 않다. 이러한 경우는 CFBDSIR 2149가 처음이다. 이 점은 CFBDSIR 2149가 행성일 가능성을 더욱 강화한다. 자유 부유 행성의 탄생에는 두 가지 유형이 있는데, 원래 항성계에 속해 있던 일반적인 행성이 행성끼리 또는 근처를 지나간 항성에 의한 중력 상호 작용으로 행성계에서 튕겨져 나와 우주 공간을 떠도는 유형과, 항성처럼 분자운의 중력적 수축에 의해 단독으로 탄생하는 유형이 있다. 근처에서 별 형성이 일어나지 않는다는 것은 CFBDSIR 2149가 행성계에서 탄생한 후 행성계에서 튕겨져 나온 유형의 행성일 가능성이 높다는 것을 시사한다. 반대로, 중력적 수축에 의해 단독으로 탄생한 경우에는 행성으로 간주되지 않을 수도 있다.

CFBDSIR 2149 근처에 항성이 존재하지 않는 것은 약한 빛만을 방출하는 CFBDSIR 2149의 상세한 관측에 유리하며, 또한 다른 천체에 의한 중력적인 영향의 유무를 조사하여 CFBDSIR 2149가 정말 단독 천체인지 결정하는 데 도움이 된다.

참조

[1] 뉴스 'Rogue planet' spotted 100 light-years away https://www.bbc.co.u[...] BBC News 2012-11-14
[2] 뉴스 Mysterious isolated object investigated by astronomers https://phys.org/new[...] Phys.org 2017-03-13
[3] 뉴스 Astronomers find 'homeless' planet wandering through space http://phys.org/news[...] Phys.org 2012-11-14
[4] 논문 The Age of AB Doradus 2005
[5] 논문 Spectroscopy of Very Low Mass Stars and Brown Dwarfs in IC 2391: Lithium Depletion and Hα Emission 2004


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