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K2-33

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목차

1. 개요

K2-33은 2MASS J16101473-1919095 및 EPIC 205117205로도 알려진 젊은 적색 왜성으로, 케플러 우주 망원경의 K2 미션을 통해 발견되었다. 이 별은 전갈자리-켄타우루스자리 연관성의 상부 전갈자리 하위 그룹에 속하며, 약 930만 년 된 것으로 추정된다. K2-33은 단일 행성 K2-33b를 가지고 있으며, 이 행성은 약 5.42일의 공전 주기를 가지며, 잔해 원반이 존재하여 행성 형성이 아직 완료되지 않았을 수 있음을 시사한다.

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K2-33
기본 정보
K2-33 행성이 표면을 통과하는 모습의 상상도
별자리전갈자리
적경16h 10m 14.7377s
적위−19° 19′ 09.408″
겉보기 등급14.3
특징
분광형M2
항성 종류주계열성 이전 단계
측성학
고유 운동 (적경)-9.592 mas/yr (± 0.028)
고유 운동 (적위)-23.964 mas/yr (± 0.021)
시차7.1929 mas (± 0.0234)
거리453
물리적 특징
질량0.56 ± 0.09 M☉
반지름1.05 ± 0.07 R☉
표면 온도3540 ± 70 K
금속 함량 ([Fe/H])0
나이9.3 ± 1.2 백만 년
식별 정보
기타 명칭2MASS J16101473-1919095
EPIC 205117205
WISE J161014.73-191909.6
데이터베이스SIMBAD
EPE

2. 명칭 및 역사

K2-33은 2001년에 높은 리튬 함량과 HR 도표 상의 위치를 통해 전갈자리-센타우루스 성협의 상부 전갈자리 부분군에 속하는 젊은 주계열성 이전 단계의 별로 처음 확인되었다.[5] 이 부분군은 지구에서 가장 가까운 OB 성협이자 최근 대규모 항성 형성이 일어난 지역으로, 평균 거리는 약 145pc (470ly)이다. 가이아 우주선의 직접적인 시차 측정 결과, K2-33의 거리는 140pc (약 456ly)로 측정되어 상부 전갈자리 부분군과의 연관성을 뒷받침한다. 이 부분군의 나이는 약 1,100만 ± 200만 년으로 추정되며, 진화 모델을 통해 추정한 K2-33 자체의 나이는 약 930만 년이다.

K2-33은 분광형 M3.3의 적색 왜성으로 분류되며, 유효 온도는 약 3,540,000이다. 겉보기 밝기와 거리를 바탕으로 계산된 광도는 태양의 약 0.15배이며, 반지름은 태양의 약 1.05배에 달한다. 이처럼 큰 반지름은 젊은 별의 특징으로, K2-33이 아직 주계열 단계를 향해 수축하고 있음을 시사한다. 별의 질량은 정확히 측정되지 않았으나, 태양 질량의 0.31배에서 0.56배 사이로 추정된다. 중원소 함량은 태양과 비슷한 수준([Fe/H] = 0)이다. 젊은 별답게 자전 속도가 빨라, 투영된 회전 속도는 8.2km/s이며, 케플러 우주 망원경이 관측한 광도 곡선에서 항성 흑점의 영향으로 약 6.3일 주기로 밝기가 2%가량 변하는 것이 확인되었다.

현재까지 K2-33 주위에서 동반성은 발견되지 않았다. 켁 천문대의 HIRES 분광기와 NIRC2 이미저를 이용한 관측 결과, 가까운 거리(1AU~3AU)에 갈색 왜성이나 질량이 매우 작은 별이 존재할 가능성 외에는 다른 동반성의 존재 가능성은 낮은 것으로 보인다.

NASA의 케플러 우주 망원경이 수행한 ''K2'' 임무를 통해 K2-33 주위에서 외계 행성 K2-33b가 발견되었다. 이 행성은 약 930만 년이라는 매우 어린 나이의 초해왕성으로 주목받는다. 이는 현재까지 발견된 외계 행성 중 가장 어린 축에 속하며, 황소자리 V830 b와 함께 극히 드문 젊은 행성의 사례이다. 스피처 우주 망원경의 적외선 관측 결과, 별 주위에 잔해 원반이 존재할 가능성이 제기되어, 행성 형성이 아직 진행 중일 수 있음을 시사한다.

2. 1. 명명 규칙

K2-33은 2MASS 목록 번호 J16101473-1919095와 EPIC(Ecliptic Plane Input Catalog) 지정 번호 205117205로도 알려져 있다.

NASA의 케플러 우주 망원경이 수행한 ''K2'' 임무는 통과법을 이용하여 별 주위의 행성을 탐색했다. 이 방법은 별의 밝기가 주기적으로 약간 어두워지는 현상을 감지하는 것인데, 이는 지구 관점에서 행성이 별 앞을 지나갈 때 발생할 수 있다. 그러나 다른 천문 현상도 비슷한 밝기 변화를 일으킬 수 있으므로, 처음 발견된 천체는 '행성 후보'로 분류된다.[1]

발견 내용이 학계에 보고된 후, 케플러 팀은 이 항성계에 공식 명칭 "K2-33"을 부여했다.[2] 이는 케플러 우주 망원경이 발견한 외계 행성계에 번호를 붙이는 일반적인 절차에 따른 것이다. 즉, K2-33은 ''K2'' 임무에서 행성을 가진 것으로 확인된 33번째 별이라는 의미다.

케플러 미션에서 발견된 행성 후보에게는 발견 순서에 따라 항성 이름 뒤에 ".01", ".02" 등의 번호가 임시로 부여된다.[3] 만약 여러 후보가 동시에 발견되면, 궤도 주기가 가장 짧은 후보부터 순서대로 번호가 매겨진다.[1] K2-33의 경우, 궤도 주기가 5.424865일인 행성 후보 하나만 발견되었다.

후속 관측을 통해 행성임이 최종 확인되면, 해당 별을 도는 첫 번째 행성에는 ''b''라는 소문자 알파벳이 붙여진다. 이후 발견되는 행성들은 ''c'', ''d'' 순으로 명명된다.[4] K2-33 항성계에서는 현재까지 행성 하나만 확인되었으므로, 이 행성의 공식 명칭은 K2-33b이다.

3. 항성 특성

이 별은 높은 리튬 함량과 HR도 상의 위치를 근거로, 2001년 논문에서 전 주계열성 천체로 확인되었으며, 전갈자리-켄타우루스자리 연관성의 상부 전갈자리 하위 그룹에 속한다. 이 하위 그룹은 가장 가까운 OB 연관성이자 최근에 대규모 별 형성이 이루어진 지역으로, 평균 거리는 약 140 파섹 (470 광년)이다. 가이아 우주선의 직접적인 시차 측정 결과, K2-33은 139 ± 0.5 파섹 거리에 있는 것으로 확인되어, 상부 전갈자리와의 연관성을 뒷받침한다. 이 하위 그룹의 나이는 11 ± 2 백만 년으로 추정되며, 진화 모델에 따른 K2-33 자체의 나이는 약 930만 년으로 추정된다.

K2-33의 스펙트럼은 분광형 M3.3과 시각적 소광 0.75 등급으로 가장 잘 설명되며, 이에 따라 적색 왜성으로 분류된다. 유효 온도는 3,540,000로 측정되었다. 별의 겉보기 밝기를 고려할 때, 광도는 태양 광도의 0.15배, 반지름은 태양 반지름의 1.05배에 해당한다. 이렇게 큰 반지름은 젊은 별의 전형적인 특징으로, K2-33이 아직 주계열성 단계로 수축하는 과정에 있음을 시사한다. 별의 질량은 정확히 밝혀지지 않았으나, 태양 질량의 0.56배 또는 0.31배로 추정된다. K2-33의 금속 함량은 태양과 비슷한 수준([Fe/H] = 0)이다.

젊은 별의 특성상 자전 속도가 빠르며, 쌍성이 아닐 가능성이 매우 높다.

3. 1. 자전 및 쌍성 여부

젊은 별인 K2-33은 빠른 자전을 보이며, 투영된 회전 속도는 8.2 km/s이다. 별의 자전 주기는 6.3일이며, 이는 케플러 우주선에서 얻은 광도 곡선을 통해 알려졌다. 별점이 지구의 시선에서 나타나고 사라짐에 따라 별의 밝기가 약 2%의 주기적인 변동을 일으키기 때문이다. 이러한 별의 변동성은 행성 K2-33b의 통과 신호 분석을 위해 제거되었다.

K2-33은 거의 확실히 쌍성이 아니다. 켁 I 망원경의 HIRES 분광기에서 얻은 시선 속도 데이터는 2.6 km/s/yr보다 큰 가속을 보이지 않아, 3AU 또는 그보다 가까운 거리에 있는 0.14 태양 질량보다 더 큰 천체의 존재 가능성을 배제한다. 또한 켁 II 망원경의 NIRC2 이미저를 이용한 적응 광학 적외선 관측 결과, 3AU 또는 그 이상의 거리에서 19 목성 질량보다 더 큰 동반 천체, 6AU~23AU 거리에서는 11-12 목성 질량보다 더 큰 동반 천체의 존재 가능성도 배제되었다. 두 관측 결과를 종합하면, 1AU~3AU 거리에서 갈색 왜성이나 매우 작은 질량의 별만이 존재할 가능성이 있다.

4. 행성계

K2-33 행성계에는 현재까지 K2-33b라는 외계 행성 하나만 발견되었다. 이 행성은 NASA의 K2 미션을 통해 모성 앞을 지나는 통과 현상을 관측하여 발견되었다. 통과 현상은 지구에서 볼 때 행성이 별 앞을 가로지르는 것을 의미하며, 이를 통해 행성의 공전 주기와 상대적인 크기를 측정할 수 있다.

K2-33b는 매우 어린 초해왕성으로 알려져 있으며, 그 주위에는 잔해 원반이 존재할 가능성이 스피처 우주 망원경의 적외선 관측을 통해 제기되었다.[5] 이는 행성 형성이 아직 진행 중일 수 있음을 시사한다. 행성의 자세한 특징은 하위 문단에서 다룬다.

K2-33 항성 자체는 동반성을 가지지 않은 단일성일 가능성이 높다. 켁 천문대의 HIRES 분광기와 NIRC2 이미저를 이용한 관측 결과, 가까운 거리(<3 AU)에는 목성 질량의 0.14배 이상 되는 천체가 없고, 더 먼 거리(3 AU 이상)에서도 갈색 왜성이나 매우 낮은 질량의 별이 존재할 가능성만 희박하게 남아있다.

K2-33 행성계의 구성은 다음과 같다.

천체질량 (MJ)공전 주기 (일)궤도 장반경 (AU)반지름 (RE)궤도 경사 (°)
K2-33b< 3.75.4248650.04095.0489.1
잔해 원반[5]————~90


4. 1. K2-33b의 특징

K2-33b는 매우 어린 나이로 유명한 초해왕성급 외계 행성이다. 약 930만 년이라는 나이는 현재까지 발견된 외계 행성 중 V830 Tau b (약 200만 년) 다음으로 어리며, 이는 외계 행성 탐사 역사에서 중요한 발견으로 여겨진다.

이 행성은 통과 현상을 보이는데, 이는 지구에서 볼 때 모성 별인 K2-33의 앞을 가로지르는 것을 의미한다. 이 통과 현상을 관측함으로써 행성의 공전 주기나 크기 등 다양한 정보를 얻을 수 있다.

또한 스피처 우주 망원경을 이용한 적외선 관측 결과, K2-33b 주변에 잔해 원반이 여전히 존재하는 것이 확인되었다.[5] 이는 행성을 둘러싼 물질 원반이 아직 완전히 사라지지 않았음을 의미하며, 행성 형성 과정이 아직 진행 중일 가능성을 시사한다. 행성의 구체적인 궤도, 질량, 반지름 등에 대한 정보는 하위 문단에서 자세히 다룬다.

4. 1. 1. K2-33b의 궤도

K2-33b의 공전 주기는 약 5.42일이다. 궤도 장반경은 약 0.0409 AU이며, 지구에서 바라본 시선 방향에 대한 경사는 약 89.1도이다.

이 행성은 통과 현상을 보인다. 이는 지구에서 볼 때 K2-33b가 모성 별의 앞을 가로지르는 것처럼 보인다는 의미이다. 지구의 시선에 대한 궤도 경사는 1도 미만으로 거의 기울어지지 않아, 별 앞을 지나는 행성을 관측하여 공전 주기와 별 대비 상대적인 크기를 직접 측정할 수 있다.

K2-33b는 약 930만 년이라는 매우 어린 나이로 주목받는다. 이는 약 200만 년 된 V830 Tau b 다음으로 어린 외계 행성으로, 외계 행성 탐사 역사에서 중요한 발견으로 여겨진다.

또한 스피처 우주 망원경을 이용한 적외선 관측 결과, 행성 주변에 잔해 원반이 여전히 남아있는 것으로 확인되었다.[5] 이는 행성 형성이 아직 완전히 끝나지 않았을 가능성을 시사한다.

4. 1. 2. K2-33b의 질량 및 반지름

K2-33b는 통과 현상을 통해 발견된 외계 행성이다. 이 통과 현상을 관측하여 행성의 반지름을 측정할 수 있다. K2-33b의 질량은 지구 질량의 3.7배 미만으로 추정된다. 반지름은 지구 반지름의 약 5.04배이다.

4. 1. 3. 잔해 원반

스피처 우주 망원경의 적외선 측정 결과, K2-33 항성 주위에 잔해 원반이 여전히 존재하는 것으로 나타났다.[5] 이는 행성 형성 과정이 아직 완료되지 않았을 가능성을 시사한다.

참조

[1] 간행물 On the Low False Positive Probabilities of Kepler Planet Candidates 2011-08-23
[2] 웹사이트 Kepler – Discoveries – Summary Table http://kepler.nasa.g[...] NASA 2014-03-01
[3] 웹사이트 Kepler Input Catalog search result http://archive.stsci[...] Space Telescope Science Institute 2013-04-18
[4] 논문 On the naming convention used for multiple star systems and extrasolar planets 2010
[5] 웹사이트 NASA's K2 Finds Newborn Exoplanet Around Young Star http://www.jpl.nasa.[...]


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