HD 4113
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목차
1. 개요
HD 4113은 태양과 유사한 G형 주계열성 HD 4113 A를 주성으로 하는 항성계이다. HD 4113 A는 적색 왜성 HD 4113 B와 갈색 왜성 HD 4113 C를 동반성으로 가지고 있다. HD 4113 A는 또한 가스 행성 HD 4113 b를 가지고 있으며, HD 4113 b는 매우 큰 이심률을 가진 궤도로 주성을 공전한다. HD 4113 C는 질량과 온도 간의 불일치 문제가 제기되었으며, 2022년 측량 관측 데이터 분석을 통해 질량이 약 52 목성 질량으로 추정되었다. HD 4113 b의 극단적인 궤도 이심률은 HD 4113 C와의 상호 작용에 의한 코자이 메커니즘으로 설명될 수 있다.
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| HD 4113 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 관측 정보 | |
| 별자리 | 조각가자리 |
| 적경 (HD 4113 A) | '00시 43분 12.59559초' |
| 적위 (HD 4113 A) | -37도 58분 57.4777초 |
| 겉보기 등급 (HD 4113 A) | 7.880 ± 0.013 |
| 적경 (HD 4113 B) | '00시 43분 11.89423초' |
| 적위 (HD 4113 B) | -37도 58분 09.1687초 |
| 겉보기 등급 (HD 4113 B) | 12.70 ± 0.02 |
| 특징 | |
| 분광형 | G5V 및 M0–1V |
| B-V 색 지수 | 0.716 ± 0.003 |
| 변광성 여부 | 알려지지 않음 |
| 위치 및 운동 정보 | |
| 시선 속도 (HD 4113 A) | 5.05 ± 0.12 km/s |
| 고유 운동 (HD 4113 A) | 적경: 49.412 ± 0.016 mas/yr, 적위: -114.290 ± 0.024 mas/yr |
| 연주 시차 (HD 4113 A) | 23.8256 ± 0.0240 mas |
| 절대 등급 (HD 4113 A) | 4.780 ± 0.046 |
| 시선 속도 (HD 4113 B) | 4.44 ± 0.39 km/s |
| 고유 운동 (HD 4113 B) | 적경: 53.733 ± 0.022 mas/yr, 적위: -113.983 ± 0.032 mas/yr |
| 연주 시차 (HD 4113 B) | 23.9023 ± 0.0327 mas |
| 절대 등급 (HD 4113 B) | 9.600 ± 0.049 |
| 궤도 요소 (HD 4113 C) | |
| 공전 주기 | 348.325 ± 21.932/15.139 년 |
| 궤도 긴반지름 | 50.438 ± 2.060/1.420 AU |
| 궤도 이심률 | 0.648 ± 0.008/0.007 |
| 궤도 경사 | 83.456 ± 2.342/1.269 도 |
| 승교점 경도 | 225.686 ± 0.704/1.486 도 |
| 근점 통과 시간 | BJD 2,324,305.035 ± 127,045.323/7,894.349 |
| 근일점 인수 | 249.665 ± 3.552/4.805 도 |
| 속도 진폭 | 0.263535 ± 0.002058/0.003037 |
| 물리적 특성 (HD 4113 A) | |
| 질량 | 1.02 ± 0.02/0.03 태양 질량 |
| 반지름 | 1.08 ± 0.02/0.04 태양 반지름 |
| 표면 중력 | 4.31 ± 0.04 log g |
| 광도 | 1.085 ± 0.04/0.03 태양 광도 |
| 표면 온도 | 5,638 ± 50 K |
| 금속 함량 | 0.20 ± 0.04 |
| 나이 | 7.29 ± 1.91/1.46 억 년 또는 5.0 ± 1.3/1.7 억 년 |
| 자전 속도 | 2.324 km/s |
| 물리적 특성 (HD 4113 B) | |
| 질량 | 0.55 태양 질량 |
| 표면 중력 | 4.76 log g |
| 표면 온도 | 3,833 K |
| 물리적 특성 (HD 4113 C) | |
| 질량 (목성 질량) | 51.913 ± 0.604/0.458 목성 질량 |
2. 항성계
HD 4113은 최소 세 개의 항성과 한 개의 외계 행성으로 이루어진 복잡한 다중성계이다.
주성인 HD 4113 A는 태양과 비슷한 G형 주계열성이다.[2] A로부터 약 49 각초 떨어진 곳에는 적색 왜성 HD 4113 B가 존재하며, 2014년 연구를 통해 A와 중력적으로 묶인 동반성임이 확인되었다[2].
2018년에는 갈색 왜성 동반성 HD 4113 C가 발견되었다. 초기 관측에서는 이 갈색 왜성의 추정 질량과 표면 온도 사이에 큰 불일치가 발견되어 논란이 있었으나, 2022년 히파르코스 위성과 가이아 위성의 데이터를 분석한 결과 질량이 약 52 목성 질량으로 계산되면서 불일치가 상당 부분 완화되었다.
또한, 2007년 도플러 분광법 관측을 통해 주성 HD 4113 A 주위를 공전하는 외계 행성 HD 4113 b가 발견되었다. 이 행성은 최소 질량이 목성의 약 1.7배이며, 궤도 이심률이 약 0.9에 달하는 매우 극단적인 타원 궤도를 가지고 있다. 이러한 극단적인 궤도는 동반성 HD 4113 C와의 상호작용에 의한 코자이 메커니즘의 결과일 가능성이 제기되었다.
2. 1. HD 4113 A
주성 HD 4113 A는 태양과 유사한 G형 주계열성으로, 질량과 반지름은 태양보다 약간 크지만(반지름은 태양의 약 1.08배), 유효 온도는 태양보다 약간 낮다. 금속량은 태양보다 풍부하다.HD 4113 A로부터 약 49 각초 떨어진 위치에는 12.7등급의 적색 왜성 HD 4413 B가 존재한다. 2014년 발표된 연구에 따르면, HD 4113 A와 유사한 고유 운동을 가지고 있어 중력적으로 묶인 동반성임이 확인되었다[2].
2018년에는 스펙트럼 분류상 후기 T형으로 보이는 갈색 왜성 동반성 HD 4113 C가 발견되었다. 초대형 망원경 VLT를 이용한 직접 관측에도 성공했다. 표면 온도는 약 500,000 ~ 600,000 정도로 추정되는데, 이 온도와 예측된 질량(65.8 ±5.0/4.4 목성 질량) 사이에 큰 차이가 있다는 점이 지적되었다. 예를 들어, 형성된 지 약 50억 년이 지났다면 이 질량의 갈색 왜성은 표면 온도가 약 1,200,000 정도여야 하며, 반대로 관측된 온도에 맞추려면 질량이 약 36 ± 5 목성 질량이어야 한다. 이 불일치를 설명하기 위해 두 가지 가설이 제시되었다. 첫째, HD 4113 C 자체가 각각 약 33 목성 질량을 가진 두 개의 갈색 왜성으로 이루어진 연성계일 가능성. 둘째, HD 4113 A로부터 약 9 AU 떨어진 곳을 약 27년 주기로 공전하는 미발견 동반성의 존재로 인해 시선 속도 데이터에 오류가 생겨 HD 4113 C의 질량이 과대평가되었을 가능성이다. 2022년 히파르코스 위성과 가이아 위성의 천체측량 데이터를 분석한 결과, HD 4113 C의 궤도 경사각과 실제 질량이 계산되었다. 이 연구에 따르면 HD 4113 C의 질량은 약 52 목성 질량으로, 이전 연구에서 제기된 질량과 온도 간의 불일치가 다소 완화되었다.
2007년 10월 26일, 타무즈(Tamuz) 연구팀은 도플러 분광법 관측을 통해 주성 HD 4113 A 주변을 공전하는 외계 행성 HD 4113 b (또는 HD 4113 Ab)를 발견했다고 발표했다. 이 행성의 최소 질량은 목성의 1.703 ±0.040/0.059배이며, HD 4113 A로부터 평균 약 1.280 ± 0.004 AU 떨어져 1.442 ±0.0002/0.0001년의 주기로 공전한다. HD 4113 b의 가장 큰 특징은 궤도 이심률이 0.899 ±0.004/0.003에 달하는 극도로 찌그러진 타원 궤도를 돈다는 점이다. 이는 HD 20782 b나 HD 80606 b 등과 함께 알려진 외계 행성 중에서도 매우 극단적인 사례에 속한다. 역학 시뮬레이션 결과, 동반성 HD 4113 C와의 중력적 상호작용에 의한 코자이 메커니즘으로 인해 원래 원에 가까웠던 HD 4113 b의 궤도가 점차 현재와 같이 극단적으로 찌그러졌을 가능성이 높은 것으로 나타났다.
2. 2. HD 4113 B
주성 HD 4113 A로부터 약 49 각초 떨어진 위치에는 겉보기 등급 12.7등급의 적색 왜성 HD 4113 B가 존재한다. 2014년에 발표된 연구에 따르면, HD 4113 B는 A와 유사한 고유 운동을 가지고 있어 중력적으로 묶인 동반성임이 확인되었다[2].2. 3. HD 4113 C
2018년에는 스펙트럼 분류상 후기 T형으로 보이는 갈색 왜성 동반성 HD 4113 C가 발견되었다. 이 천체는 VLT를 이용한 직접 관측에도 성공했다. 초기 관측에서는 추정된 질량과 표면 온도 사이에 상당한 불일치가 존재하여 그 원인에 대한 논의가 있었으나, 2022년 히파르코스 위성과 가이아 위성의 천체측량 데이터를 분석한 결과, HD 4113 C의 궤도 경사각과 실제 질량이 약 52 목성 질량으로 계산되었다. 이 결과는 이전에 제기되었던 질량-온도 불일치 문제를 상당 부분 완화하는 것으로 평가된다.2. 3. 1. 질량과 온도 불일치 문제
2018년에는 스펙트럼 분류가 후기 T형으로 보이는 갈색 왜성 동반성 HD 4113 C가 발견되었다. 이 갈색 왜성은 VLT를 이용한 직접 관측에도 성공했다. 관측된 표면 온도는 500 ~ 600 K 정도로 추정되는데, 이는 당시 예측된 질량(약 66 목성 질량)과 비교했을 때 상당한 차이를 보였다. 만약 이 갈색 왜성이 약 50억 년 전에 형성되었다면, 이 정도 질량에서는 표면 온도가 약 1,200 K에 달해야 한다. 반대로 관측된 온도(500 ~ 600 K)를 기준으로 질량을 추정하면 약 36 ± 5 목성 질량에 불과해야 했다.이러한 예측 질량과 관측 온도 사이의 간극을 설명하기 위해 두 가지 가설이 제시되었다. 첫째, HD 4113 C 자체가 실제로는 목성 반지름 정도 크기와 약 33 목성 질량을 가진 두 개의 갈색 왜성으로 이루어진 연성계일 가능성이다. 둘째, 주성 HD 4113 A로부터 약 9 au 떨어진 곳에서 약 27년 주기로 공전하는 또 다른 동반성이 존재하여, 이 동반성의 영향으로 시선 속도 측정값에 오차가 발생했고, 결과적으로 HD 4113 C의 질량이 실제보다 크게 측정되었을 가능성이다.
2022년에는 히파르코스 위성과 가이아 위성의 천체측량 관측 데이터를 분석한 연구 결과가 발표되었다. 이 연구에서는 HD 4113 C의 궤도 경사각과 실제 질량을 더 정확하게 계산했는데, 그 결과 HD 4113 C의 질량은 약 52 목성 질량으로 추정되었다. 이는 이전 연구에서 제기된 질량과 온도의 차이를 상당 부분 완화하는 결과이다.
2. 3. 2. 불일치 해결을 위한 가설
2018년에는 스펙트럼 분류상 후기 T형으로 추정되는 갈색 왜성 동반성 HD 4113 C가 발견되었다. 이 동반성은 초대형 망원경 VLT를 이용한 직접 관측에도 성공했다. 표면 온도는 500 – 600 K 정도로 관측되었는데, 이는 추정된 질량(65.8+5.0−4.4 목성 질량)과 비교했을 때 상당한 불일치를 보였다. 형성된 지 약 50억 년이 지났다면, 이 질량의 갈색 왜성은 표면 온도가 약 1,200 K여야 한다. 반대로 관측된 온도(500 – 600 K)에 맞는 질량은 약 36 ± 5 목성 질량이어야 한다.이 질량-온도 불일치를 설명하기 위해 두 가지 가설이 제시되었다:
# HD 4113 C가 실제로는 목성 반지름 정도 크기에 각각 약 33 목성 질량을 가진 두 갈색 왜성으로 이루어진 쌍성계일 가능성.
# 주성 HD 4113 A로부터 약 9 au 거리에서 약 27년 주기로 공전하는 미발견 동반성이 존재하여, 그 중력 영향으로 시선 속도 측정값에 편향이 생겨 HD 4113 C의 질량이 과대평가되었을 가능성.
2022년 히파르코스 위성과 가이아 위성의 천체측량 데이터를 분석한 연구가 발표되었다. 이 연구는 HD 4113 C의 궤도 경사각과 실제 질량을 계산했으며, 그 결과 질량은 약 52 목성 질량으로 추정되었다. 이는 이전에 제기된 질량-온도 불일치 문제를 상당 부분 완화하는 결과이다.
2. 3. 3. 추가 관측을 통한 해결
2018년에는 스펙트럼 분류가 후기 T형으로 보이는 갈색 왜성 동반성 HD 4113 C가 발견되었다. 이 갈색 왜성 동반성은 초대형 망원경 VLT에 의한 직접 관측에도 성공했다. 표면 온도는 500 - 600 K 정도로 보이는데, 이때 예측된 질량(65.8 목성 질량)과 직접 관측으로 얻은 스펙트럼에서 예상되는 표면 온도에는 큰 차이가 생기고 있다는 점이 지적되었다. 가령 형성된 지 약 50억 년이 지났다면, 이 질량에서는 현재 표면 온도가 1,200 K 정도가 되어야 하며, 반대로 이 온도가 되도록 하려면 질량이 36 ± 5 목성 질량에 머물러야 한다.이 차이를 설명하기 위해, 사실 HD 4113 C 자체가 목성 반지름 정도의 크기와 33 목성 질량의 질량을 가진 두 개의 갈색 왜성 연성계일 가능성, 또는 HD 4113 A로부터 약 9 au 떨어진 궤도를 약 27년의 주기로 공전하는 또 다른 동반성의 존재로 인해 시선 속도 데이터에 편향이 생겨 HD 4113 C의 질량이 과대평가되었을 가능성이 제시되었다. 2022년에는 히파르코스 위성과 가이아 위성에 의한 천체측량 관측 데이터 분석을 통해 HD 4113 C의 궤도 경사각과 실제 질량이 계산되었다. 이 관측 결과에 따르면 HD 4113 C의 질량은 약 52 목성 질량으로, 이전 연구보다 질량과 온도에서 발생하는 차이가 완화되었다.
3. 행성계
2007년 10월 26일, 타무즈(Tamuz) 연구팀은 시선 속도법(도플러 분광법)을 이용하여 주성 HD 4113 A 주변에서 외계 행성 HD 4113 b를 발견했다. 이 행성은 최소 질량이 목성의 약 1.7배이며, 주성으로부터 평균 약 1.28 천문단위 떨어진 궤도를 돈다. HD 4113 b는 궤도 이심률이 약 0.9에 달하는 매우 찌그러진 타원 궤도를 가지고 있는데, 이는 알려진 외계 행성 중에서도 매우 높은 값에 속한다.
| 행성 | 최소 질량 (MJ) | 공전 주기 (년) | 궤도 장반경 (AU) | 궤도 이심률 | 반지름 (RJ) |
|---|---|---|---|---|---|
| b | ≥1.703 +0.040/−0.059 | 1.442 +0.0002/−0.0001 | 1.280 ± 0.004 | 0.899 +0.004/−0.003 | 0.9078 (추정) |
3. 1. HD 4113 b
HD 4113 b는 주성 HD 4113 A를 공전하는 외계 행성이다. 2007년 10월 26일 타무즈(Tamuz) 연구팀이 시선 속도법을 이용해 발견하였다. 이 행성은 최소 질량이 목성의 약 1.7배에 달하는 가스 행성으로 추정된다.HD 4113 b는 어머니 항성 주위를 약 1.44년(약 527일) 주기로 공전하며, 항성과의 평균 거리는 약 1.28 천문단위이다. 이 행성의 가장 큰 특징은 궤도 이심률이 약 0.9에 달할 정도로 매우 크다는 점으로, 이는 알려진 외계 행성 중에서도 매우 극단적인 타원 궤도에 속한다.
3. 1. 1. 극단적인 타원 궤도
2007년 10월 26일, 타무즈(Tammouz) 연구팀은 시선 속도법(도플러 분광법) 관측을 통해 주성 HD 4113 A 주변을 공전하는 외계 행성 HD 4113 b를 발견했다. HD 4113 b는 최소 질량이 목성 질량의 약 1.7배인 가스 행성이다.이 행성은 어머니 항성 주위를 약 1.44년(약 527일) 주기로 공전하며, 궤도 장반경은 약 1.28 천문단위(AU)이다. HD 4113 b의 가장 두드러진 특징은 궤도 이심률이 0.9에 달할 정도로 극단적인 타원 궤도를 돈다는 점이다. 이 때문에 항성에 가장 가까울 때(근성점) 거리는 약 0.12 AU에 불과하지만, 가장 멀 때(원성점)는 약 2.44 AU까지 멀어진다. 이는 HD 20782 b나 HD 80606 b와 더불어 알려진 외계 행성들 중에서도 가장 찌그러진 궤도 사례 중 하나로 꼽힌다.
역학 시뮬레이션 연구 결과, 동반성 HD 4113 C와의 중력적 상호작용에 의한 코자이 메커니즘으로 인해 원래 원에 가까웠던 HD 4113 b의 궤도가 시간이 지나면서 현재와 같이 극단적인 타원 형태로 변형되었을 가능성이 높은 것으로 밝혀졌다.
| 요소 | 값 |
|---|---|
| 최소 질량 (MJ) | ≥1.703 +0.040−0.059 |
| 공전 주기 (년) | 1.442 +0.0002−0.0001 |
| 궤도 장반경 (AU) | 1.280 ± 0.004 |
| 궤도 이심률 | 0.899 +0.004−0.003 |
3. 1. 2. 궤도 형성 원인
HD 4113 b는 주성 HD 4113 A 주변을 공전하는 외계 행성으로, 2007년 10월 26일 타무즈 연구진에 의해 도플러 분광법으로 발견되었다. 이 행성의 최소 질량은 목성의 약 1.7배이며, 주성으로부터 평균 AU 거리는 1.28 AU이다.HD 4113 b의 가장 큰 특징은 매우 극단적으로 찌그러진 타원 궤도이다. 궤도 이심률은 약 0.9에 달하는데, 이는 근일점(가장 가까울 때) 거리가 0.12 AU에 불과하지만 원일점(가장 멀 때) 거리는 2.44 AU까지 늘어남을 의미한다. 이러한 극단적인 이심률은 HD 20782 b나 HD 80606 b 등과 함께 알려진 외계 행성 중에서도 매우 높은 값에 속한다.
역학 시뮬레이션 연구에 따르면, HD 4113 b의 이러한 극단적인 궤도는 동반성인 HD 4113 C와의 중력적 상호작용 때문일 가능성이 높다. 특히 코자이 메커니즘으로 인해 처음에는 원에 가까웠을 HD 4113 b의 궤도가 시간이 지남에 따라 점차 찌그러져 현재와 같은 모습이 되었을 것으로 추정된다.
참조
[1]
간행물
[2]
논문
New wide stellar companions of exoplanet host stars
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