HD 107146

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1. 개요
2. 물리적 특징
3. 별주위 원반
4. Vermin Galaxy
참조

1. 개요

HD 107146은 태양과 매우 유사한 물리적 특징을 가진 G2 V형 별로, 나이가 젊어 행성계 형성 과정을 연구하는 데 중요한 단서를 제공한다. 이 별은 약 210 x 300 천문단위(AU) 크기의 별주위 원반을 가지고 있으며, 2003년 과잉 적외선 및 서브밀리미터 방출 관측을 통해 최초로 발견되었다. 원반은 차가운 먼지로 구성되어 있으며, 안쪽에 구멍과 간극이 존재하여 외계 행성의 존재 가능성을 시사한다. 또한, HD 107146은 "Vermin Galaxy"라는 은하를 배경으로 하여, 별주위 원반의 구조 연구에 활용되고 있다.

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HD 107146
기본 정보
허블 우주 망원경이 포착한 HD 107146의 잔해 원반
별자리	머리털자리
겉보기 등급	7.028
분광형	G2 V
B-V 색 지수	+0.602
U-B 색 지수	+0.073
시선 속도	1.88 km/s
고유 운동 (적경)	-174.684 밀리초각/년
고유 운동 (적위)	-149.0214 밀리초각/년
연주 시차	36.4038 밀리초각
물리적 특징
질량	1.09 태양 질량
반지름	0.993 ± 0.014 태양 반지름
나이	8천만 ~ 2억 년
광도	1.1 태양 광도
표면 온도	5850 K
자전 주기	3.50 ± 1.35 일
금속 함량	0.00
표면 중력	4.56
식별 정보
다른 이름	BD+17° 2462 NLTT 30317 SAO 100038 HD 107146 HIP 60074 2MASS J12190650+1632541
SIMBAD	HD+107146

2. 물리적 특징

HD 107146은 태양과 매우 유사한 분광형 G2 V를 가진 별로, 태양 유사체로도 불린다.^[1] 질량과 반지름 모두 태양과 거의 같다.^[2] 나이는 8천만 년에서 2억 년 사이로 추정되는데, 이는 태양보다 상당히 젊은 것이다.^[3]^[4] 이 정도 나이면 가스 행성은 이미 형성되었을 가능성이 크지만, 암석 행성은 아직 형성 중일 수 있다. 따라서 HD 107146은 행성계가 형성되던 시기의 태양계 모습을 추측할 수 있는 단서로 주목받고 있다.

3. 별주위 원반

2000년, IRAS의 적외선 관측을 통해 베가와 같은 별주위 원반의 존재 가능성이 처음 제기되었다. 2003년, 천문학자들은 과잉 적외선 및 서브밀리미터 방출 현상을 관측하여 별 주위에 원반이 있음을 확인했다. 이는 태양과 비슷한 분광형을 가진 젊은 별에서 발견된 최초의 사례였다. 2004년, 허블 우주 망원경은 이 먼지 원반이 항성 주위를 3차원적으로 어떻게 감싸고 있는지 포착했다.

이후, 제임스 클러크 맥스웰 망원경의 서브밀리미터파 관측 장치(SCUBA)와 허블 우주 망원경의 광역 고성능 카메라(HST/ACS)로 별주위 원반이 직접 관측되었다.

3. 1. 원반의 구조 및 특징

이 별의 별주위 원반 크기는 대략 210 x 300 AU이다. 먼지 원반은 온도가 약 51,000으로 차갑고, 총 질량은 지구 질량의 약 10% 정도이다. 허블 우주 망원경을 사용하여 원적외선 및 서브밀리미터 파장으로 관측한 결과, 원반은 작은 알갱이로 이루어져 있음이 밝혀졌다. 원반이 천구면에 대해 25° ± 5° 경사각을 보인다고 가정할 경우, 원반은 원형이 아니라 약간 찌그러진 타원 모양을 하고 있을 것이다.

아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 전파 간섭계(ALMA)에 의한 관측으로, 원반 안쪽의 구멍은 중심별로부터 반지름 30 au 정도까지이며, 원반 안에는 중심별로부터 반지름 80au 부근을 중심으로 폭 8au 정도의 간극이 존재하며, 그곳에 행성이 존재할 것으로 예상된다.

가시광선·근적외선의 빛 산란 관측에서는, 안쪽의 구멍은 반지름이 60au 정도, 밝기의 극대점은 반지름 120au 부근에 있으며, 전파로 보이는 부분보다 바깥쪽까지 원반이 펼쳐져 있다. 이러한 차이는, 원반을 형성하는 별 주위 먼지의 입자 크기나 밀도의 차이에 의해, 전파나 적외선의 방출과, 산란광과는 보이는 것이 다르기 때문으로 보인다.

HD 107146의 별 주위 원반은, 궤도 경사각이 대략 18.5°, 전체 먼지의 질량은 4.4 - 8.5 ''M''_☉으로 추정되며, 분자 가스 방출선이 보이지 않는 것으로부터, 기체가 결핍되고 먼지가 우세한 잔해 원반으로 생각된다.

3. 2. 이중 구조 및 행성 존재 가능성

밀리미터파 간섭계 CARMA 관측 결과, 원반이 이중 구조를 보이며 외계 행성이 존재할 가능성이 제기되었다. 이후 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 전파 간섭계(ALMA) 관측을 통해 더 자세히 분석한 결과, 원반 안쪽에는 중심별로부터 반지름 30 AU 정도까지 구멍이 존재하며, 원반 내에는 중심별로부터 80AU 부근에 폭 8AU 정도의 간극이 있음이 밝혀졌다. 이 간극에 행성이 존재할 것으로 예상된다.

한편, 허블 우주 망원경의 가시광선 및 근적외선 산란광 관측에서는 안쪽 구멍의 반지름이 60AU, 밝기 극대점이 120AU 부근에 있어, 전파 관측 결과보다 더 바깥쪽까지 원반이 펼쳐져 있는 것으로 나타났다. 이러한 차이는 원반을 구성하는 별 주위 먼지의 입자 크기 및 밀도 차이 때문에 전파 및 적외선 방출과 산란광이 다르게 보이기 때문으로 해석된다.

HD 107146의 별 주위 원반은 궤도 경사각이 약 18.5°, 전체 먼지 질량은 4.4 - 8.5 ''M''_☉으로 추정되며, 분자 가스 방출선이 보이지 않아 기체가 부족하고 먼지가 많은 잔해 원반으로 여겨진다.

3. 3. 추가 정보

HD 107146의 별주위 원반은 궤도 경사각이 약 18.5°이다. 전체 먼지 질량은 4.4e - 8.5e으로 추정된다. 분자 가스 방출선이 관측되지 않아, 기체가 부족하고 먼지가 주를 이루는 잔해 원반으로 분류된다.

4. Vermin Galaxy

HD 107146 뒤로 이동하는 Vermin 은하가 있다.^[4] -- HD 107146은 멀리 떨어진 은하 앞을 가로지르고 있으며, 2010년대부터 앞으로 수십 년 동안 별 주위 원반과 은하가 겹쳐 보이는 현상이 지속될 것으로 보인다. 은하와 겹쳐 보이면 별 주위 원반 관측에 방해가 되기 때문에 이 은하는 "Vermin Galaxy"(해충 은하) 등으로 불리지만, 이 겹침 현상을 이용하여 앞쪽에 있는 별 주위 원반의 국소적인 구조를 연구하거나, 별 주위 원반에 의해 은하에서 오는 빛이 어떻게 변화하는지 조사하는 연구도 진행되고 있다.

참조

_[1] Gaia EDR3
_[2] 논문 Limits on the presence of planets in systems with debris discs: HD 92945 and HD 107146
_[3] 논문 A gap in the planetesimal disc around HD 107146 and asymmetric warm dust emission revealed by ALMA
_[4] 웹사이트 Viewing the Vermin Galaxy https://www.spacetel[...] 2017-05-29
_[5] 문서 出典での表記は、 $\log g [\mbox{cgs}] = 4.47$
_[6] 웹사이트 HD 107146 -- High proper-motion Star https://simbad.u-str[...] CDS 2021-03-24
_[7] 간행물 The HIPPARCOS and TYCHO catalogues. Astrometric and photometric star catalogues derived from the ESA HIPPARCOS Space Astrometry Mission ESA Publications Division 1997
_[8] 웹사이트 Spitzer and Hubble Capture Evolving Planetary Systems https://hubblesite.o[...] STScI 2021-03-24
_[9] 웹사이트 Viewing the Vermin Galaxy https://www.spacetel[...] ESA 2021-03-24
_[10] 간행물 Structure and Evolution of Nearby Stars with Planets. II. Physical Properties of ~1000 Cool Stars from the SPOCS Catalog 2007-02
_[11] 간행물 Spectroscopic Properties of Cool Stars (SPOCS). I. 1040 F, G, and K Dwarfs from Keck, Lick, and AAT Planet Search Programs 2005-07
_[12] 간행물 MK classification for F- and G-type stars. II 1970-03
_[13] 간행물 A resolved debris disk around the G2 V star HD 107146 2004-12
_[14] 간행물 The Complete Census of 70 μm-Bright Debris Disks within "The Formation and Evolution of Planetary Systems" Spitzer Legacy Survey of Sun-like Stars 2008-04
_[15] 간행물 Detection of Cool Dust around the G2 V Star HD 107146 2004-03
_[16] 간행물 ALMA Observations of the Debris Disk around the Young Solar Analog HD 107146 2015-01
_[17] 학위논문 The Vega Phenomenon: Evolution and multiplicity University of California, Los Angeles 2000
_[18] 간행물 Multi-wavelength modeling of the spatially resolved debris disk of HD 107146 2011-09
_[19] 간행물 A Resolved Ring of Debris Dust around the Solar Analog HD 107146 2009-01
_[20] 간행물 Probing for Exoplanets Hiding in Dusty Debris Disks: Disk Imaging, Characterization, and Exploration with HST/STIS Multi-roll Coronagraphy 2014-10
_[21] 간행물 A gap in the planetesimal disc around HD 107146 and asymmetric warm dust emission revealed by ALMA 2018-10
_[22] 간행물 Feasibility of the debris ring transit method for the solar-like star HD 107146 by an occulted galaxy 2018-10

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