COROT-7b
1. 개요
COROT-7b는 프랑스 우주국(CNES)의 COROT 우주 망원경 미션을 통해 발견된 외계 행성이다. 항성 앞을 지나갈 때 밝기 감소 현상을 관측하여 발견되었으며, 지구 반지름의 약 1.58배 크기에 20시간 29분 9.7초의 짧은 공전 주기를 가진다. 항성에 매우 가까이 위치하여 표면 온도가 1000~1500℃에 이를 것으로 추정되며, 용암 바다로 덮여 있을 가능성이 제기된다. 질량 측정의 어려움에도 불구하고, 암석 행성으로 지구와 유사하거나 더 높은 밀도를 가질 것으로 예상되며, 조석력에 의한 격렬한 화산 활동이 일어나는 '슈퍼-이오'일 가능성도 있다.
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| 명칭 | CoRoT-7b |
|---|---|
| 별칭 | CoRoT-Exo-7b |
| 별명 유래 | CoRoT-7 행성 |
| 형용사 | CoRoT-7b의 |
| 분류 | 태양계 외 행성, 슈퍼 지구 |
| 발견자 | Rouan 연구진 (CoRoT) |
|---|---|
| 발견일 | 2009년 2월 3일 |
| 발견 장소 | 극궤도 |
| 발견 방법 | 통과 |
| 모항성 | CoRoT-7 |
|---|---|
| 궤도 장반축 | 0.0172 ± 0.00029 AU (2.57 ± 0.043 백만 km) |
| 이심률 | 0 |
| 공전 주기 | 0.853585 ± 0.000024 일 |
| 궤도 경사 | 80.1 ± 0.3 도 |
| 평균 반지름 | 1.528 ± 0.065 지구 반지름 |
|---|---|
| 질량 | 6.06 ± 0.65 지구 질량 |
| 표면 중력 | 20.2 m/s² |
| 표면 온도 | 1300 – 1800 K (1027 – 1527 °C) |
| 밀도 | 7.5 ± 1.4 g/cm³ |
| 별자리 | 외뿔소자리 |
|---|---|
| 적경 | 06h 43m 49.470s |
| 적위 | -01° 03′ 46.92″ |
| 거리 | 501 ± 15 광년 (153.7 ± 4.5 파섹) |
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COROT프로그램에 의해 발견된 외계 행성 -
COROT-4b
COROT-4b는 목성보다 약간 작지만 부풀어 오른 외계 행성으로, 항성에 매우 가깝게 붙어 원에 가까운 궤도를 돌고 있으며, 항성으로부터 받는 열로 인해 대기가 팽창한 것으로 추정된다. -
COROT프로그램에 의해 발견된 외계 행성 -
COROT-7c
CoRoT-7c는 2009년 CoRoT 우주 망원경 미션을 통해 발견된 외계 행성으로, HARPS 분광기를 사용한 시선 속도법으로 발견되었으며, 질량은 지구 질량의 8.4~13.5배로 추정된다. -
외뿔소자리 -
장미 성운
장미 성운은 외뿔소자리에 있는 지구로부터 약 5,200 광년 떨어진 지름 약 130 광년의 발광 성운으로, NGC 2237, NGC 2238, NGC 2239, NGC 2246 영역으로 구성되고 내부에 산개 성단 NGC 2244를 포함하며 활발한 별 형성 활동이 일어나고, 2019년 오클라호마주의 주 천문 객체로 지정되었다. -
외뿔소자리 -
외뿔소자리 V838
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2009년 발견한 외계 행성 -
WASP-19b
WASP-19b는 '뱅크시아'로 명명된 뜨거운 목성형 외계 행성으로, 모항성 '와틀'인 WASP-19를 공전하며, 목성과 비슷한 질량에 비해 큰 반경과 낮은 밀도를 가지고, 이산화 티타늄과 헤이즈가 있는 대기, 그리고 과거에 물이 감지되었으며, 조석력으로 인해 항성에 낙하할 것으로 예상된다. -
2009년 발견한 외계 행성 -
글리제 581 e
글리제 581 e는 2009년 미셸 마요르 연구진이 시선 속도법으로 발견한 글리제 581 항성계의 행성으로, 지구 질량의 약 1.9배이며 항성과의 매우 가까운 거리로 생명체 존재 가능성은 낮다.
2. 발견
COROT-7b는 지상에서 관측했을 때 이 행성이 항성 앞을 지나가면서 발생하는 주기적인 겉보기 등급 감소 현상을 통해 발견되었다. 이러한 밝기 감소를 측정하고 항성의 크기를 계산하여 행성의 크기를 추정할 수 있다. (일식 방법 참조) COROT 우주선은 2007년 10월 15일부터 2008년 3월 3일까지 LRa01 별자리에 위치한 CoRoT-7 항성을 관측하였다. 이 기간 동안 COROT 우주선은 1.3시간의 지속 시간과 3.4 × 10−4 깊이를 갖는 153개의 주기적인 일식 신호를 포착했다. 40일 간의 데이터 수집 후, 알람 모드 파이프라인 알고리즘을 통해 CoRoT-7b의 미약한 신호가 감지되었고, 이후 지상 관측을 통해 이 천체가 행성임을 확인하였다.
COROT-7b의 발견은 1년 후인 2009년 2월 3일 파리에서 개최된 CoRoT 심포지엄 2009에서 공식 발표되었다. 이 발견은 CoRoT의 연구 결과를 다룬 천문학 및 천체물리학 저널 특별호에 게재되었다.
3. 검증 및 추가 관측
COROT 계획은 2009년 5월 12일 기준으로 COROT-7b의 천구 좌표를 아직 발표하지 않았다. 이 계획은 HARPS 분광사진기를 써서 b의 존재를 검증하려고 시도했으나, 항성의 채층 활동 때문에 제대로 검증 작업을 수행하지 못했다. 지상에서의 관측만으로는 신빙성을 확보하기 힘들다는 판단하에 COROT 측은 스피처 우주 망원경 계획에 이 행성을 관측할 기회를 요청했고 허가를 얻었다.
스피처 우주 망원경을 이용한 후속 관측으로 코로 7b가 행성임을 독립적으로 입증했다. 이 관측을 통해 코로가 관측한 것과는 다른 파장에서 행성의 통과 현상이 동일한 깊이로 확인되었다. 이 데이터를 통해 노이즈가 심한 시선 속도 데이터와는 별개로, 코로 7b가 진정한 행성임을 매우 높은 신뢰도로 입증할 수 있었다.
CoRoT-7b의 발견 이후, HARPS 등의 지상 망원경에 의한 시선 속도 조사를 통해 CoRoT-7b의 존재가 거의 확실해졌다.
4. 특징
COROT-7b는 지구 반지름의 약 1.58배 크기이며, 공전 주기는 약 20시간으로 매우 짧다. 항성에 매우 가까이 있어 표면 온도가 1000°C~1500°C에 이르며, 최대 1800°C~2600°C에 달하기도 한다. 이 때문에 COROT-7b의 지각은 용암 또는 수증기로 덮여 있을 것으로 추정된다.
제공: ESO/L. Calçada.
밀도와 조성에 대한 연구가 진행 중이지만, 지구와 비슷한 암석 행성일 가능성이 크다. 물과 암석이 반반 섞여 있거나, 소니언 행성일 가능성도 제기되었다. 소니언 행성은 원래 가스가 풍부했던 행성이 항성의 복사열 때문에 대기를 잃고 알맹이만 남은 상태를 말한다. 과학자들은 이 행성이 바다 행성일 가능성도 고려하고 있으나, 확실한 증거는 없다.
CoRoT-7b는 조석 고정되어 별을 향하는 면과 반대편 면의 온도 및 지질 조건이 다를 수 있다. 주성을 향하지 않는 면에서는 온도가 -200°C까지 내려간다. 조석력의 영향으로, CoRoT-7b의 표면은 목성의 위성인 이오와 유사한 화산 활동이 일어날 수 있다.
4.1. 질량 및 밀도
COROT-7b의 질량은 여러 연구에서 다르게 제시되는데, 지구 질량의 약 4.8배에서 8배 사이로 추정된다. Queloz 외는 지구 질량의 약 4.8배, Hatzes 외는 6.9배, Boisse 외는 5.7배로 추정했다. CoRoT 팀의 두 번째 논문에서는 7.42배, Ferraz-Mello 외는 8배로 보고했다.
밀도 역시 연구마다 차이가 있지만, 지구와 비슷하거나 더 높은 값을 가진다. Queloz 외는 5.6 ± 1.3 g/cm−3으로 지구와 유사한 밀도를 제시했다. CoRoT 팀의 두 번째 논문에서는 10.4 ± 1.8 g/cm−3으로 지구보다 훨씬 높은 밀도를 보고했으며, 이는 케플러-10b와 유사한 수준이다.
이러한 밀도 추정치는 COROT-7b가 암석 행성임을 시사한다. 가장 높은 밀도 추정치는 COROT-7b가 철 핵이 큰 행성일 가능성을 제시하며, 내부 구조가 지구보다는 수성과 더 유사할 수 있음을 나타낸다.
4.2. 내부 구조 모델
COROT-7b는 행성 질량의 15% 이하(0.75 M🜨)인 작은 핵을 가지고 있으며, 맨틀에서 대류가 일어나는 것으로 모델링되었다. 핵-맨틀 경계면 위의 하부 맨틀은 더 큰 압력으로 인해 유체가 더 점성이 강해져 상부 맨틀보다 더 느린 대류를 보인다. 상부 대류 맨틀의 온도는 행성의 한쪽 면과 다른 면이 다르며, 하강류의 측면 온도 차이는 수백 켈빈에 이른다. 그러나 상승류의 온도는 하강류와 표면 온도 변화의 영향을 받지 않는다.
조석 고정된 행성의 영구적인 주간면에서 표면 온도는 태양을 계속 마주하여 뜨거운데, 표면은 대류에 참여하며, 이는 이 반구의 모든 표면이 용암 바다로 덮여 있다는 증거이다. 영구적인 야간면에서는 표면이 지각을 형성할 만큼 충분히 차가우며, 격렬한 화산 활동과 함께 대류 맨틀 위에 용암 웅덩이가 존재한다. 행성의 주간면은 야간면보다 더 큰 대류 세포를 가지고 있다.
연구자들은 CoRoT-7b 내부의 물리적 상태를 조사하여, 고체 철 핵이 있을 가능성을 시사했고, 따라서 행성에는 자체적으로 생성된 자기장이 없을 것으로 예상했다.
4.3. 대기 (가능성)
COROT-7b의 밝은 면은 온도가 매우 높아 규산염 암석이 증발하여 희박한 대기를 형성할 수 있다. 이 대기는 주로 나트륨, O2, O, 일산화 규소 등으로 구성되며, 소량의 칼륨 및 기타 금속을 포함할 것으로 예상된다. 대기압은 2500K에서 1 파스칼 (10−2 mbar)에 근접할 것으로 예측된다.
마그네슘 (Mg), 알루미늄 (Al), 칼슘 (Ca), 규소 (Si), 철 (Fe)은 엔스타타이트, 강옥, 스피넬, 월라스토나이트, 실리카, 산화철(II)와 같은 광물 입자 형태로 행성의 낮 지역 대기에서 강수될 수 있으며, 이러한 입자는 10 km 이하의 고도에서 응축될 것이다. 티타늄 (Ti)과, 아마도 철은 페로브스카이트 및 가이킬라이트로 응축되기 전에 밤 지역으로 이동하여 고갈될 수 있다. 나트륨과 칼륨은 휘발성이 더 높아 구름으로 응축될 가능성이 낮고 대기 외부 층을 지배할 것이다.
UVES 분광기를 사용한 관측에서는 COROT-7b의 외기권에서 방출 및 흡수선을 탐지하려 했으나, 유의미한 특징은 발견되지 않았다. 수성과 같은 행성에서 예상되는 칼슘(Ca I, Ca II) 및 나트륨(Na)의 스펙트럼선은 감지되지 않거나 감지 한계 미만이었고, 화산 활동에서 예상되는 방출선조차 발견되지 않았다. 이는 암석 증기로 구성된 구름 없는 대기 모델과 일치한다. 현재 데이터로는 COROT-7b가 태양계의 암석 행성과 유사하지 않다는 것만 추론할 수 있다.