PSR B1257+12

1. 개요

PSR B1257+12는 처녀자리에 위치한 밀리초 펄서로, 약 6.22밀리초의 빠른 자전 주기를 가지며, 'Lich'라는 고유한 이름을 가지고 있다. 1990년 알렉산더 볼시찬에 의해 발견되었으며, 1992년에는 최초의 외계 행성으로 확인된 세 개의 행성(A, B, C)이 발견되었다. 이 행성들은 각각 Draugr, Poltergeist, Phobetor로 명명되었으며, 혜성 또는 소행성체로 추정되는 천체(D)도 존재한다.

2. 명칭

펄서 명명법에 따라 PSR(Pulsating Source of Radio, 전파 펄서)이라는 문자와 펄서의 적경과 적위를 나타내는 숫자를 붙여 PSR B1257+12라는 이름이 붙여졌다. B는 1950.0 역기점을 기준으로 한 좌표를, J는 2000.0 역기점을 기준으로 한 좌표를 나타낸다. 1993년 이전에 발견된 펄서는 J 이름 대신 B 이름을 유지하는 경향이 있지만, 모든 펄서는 하늘에서의 정확한 위치 좌표를 제공하는 J 이름을 가지고 있다.

행성들이 발견되었을 때, 거리가 증가하는 순서대로 PSR 1257+12 A, B, C로 지정되었다. 이들은 외계 행성이 발견 순서대로 별의 이름 뒤에 소문자 로마자 "b"부터 시작하는 명칭을 받는다는 규칙이 정립되기 전에 발견되었다. 그러나, SIMBAD 및 외계 행성 백과사전과 같은 천문 데이터베이스에서 A는 b, B는 c, C는 d로 표시된다.

2014년 7월, 국제천문연맹(IAU)은 NameExoWorlds라는 특정 외계 행성과 그들의 모항성에 고유한 이름을 부여하는 절차를 시작했다. 이 절차는 새로운 이름에 대한 대중의 지명과 투표를 포함했다. 2015년 12월, IAU는 이탈리아 카르나이에 있는 플라네타리움 쥐드티롤 알토 아디제에서 제출된 우승 이름을 발표했는데, 펄서에는 Lich, 행성 A, B, C에는 각각 Draugr, Poltergeist, Phobetor가 부여되었다:

* A 리치(lich)는 언데드 생물로, 마법으로 다른 언데드 생물을 조종하는 것으로 알려져 있다.
* 드라우그르(Draugr)는 북유럽 신화에 나오는 언데드 생물을 지칭한다.
* 폴터가이스트(Poltergeist)는 독일어로 "시끄러운 유령"을 의미하며, 물리적 교란을 일으키는 초자연적인 존재의 이름이다.
* 포베토르(Phobetor)는 오비디우스의 변신 이야기에 나오는, 꿈속에서 짐승의 모습으로 나타나는 솜누스 (수면)의 천 명의 아들 중 하나이다.

2016년, IAU는 별의 고유 이름을 목록화하고 표준화하기 위해 별 이름 실무 그룹(WGSN)을 조직했다. 2016년 7월 첫 번째 회보에서, WGSN은 2015년 NameExoWorlds 캠페인 동안 채택된 별 이름을 포함하여 행성과 행성 위성의 공개 명명에 대한 집행 위원회 실무 그룹에서 승인한 외계 행성 및 모항성의 이름을 명시적으로 인정했다. 이 별의 잔해는 현재 IAU 별 이름 목록에 등재되어 있다.

3. 펄서

PSR B1257+12는 밀리초펄사로, 중성자별의 일종이다. 약 6.22밀리초(9,650 rpm)의 매우 빠른 자전 주기를 가진다. 펄스 주기의 이상 현상을 통해 행성계의 존재가 발견되었다. 질량은 약 1.4 태양 질량(M_☉), 반지름은 약 10km로 추정된다. 표면 온도는 최대 28,856,000에 달한다. 이 펄서는 10억에서 30억 년 전에 백색 왜성 합병으로 형성되었을 가능성이 제기된다.

다른 펄서를 공전하는 행성 탐색이 이루어졌지만, 그러한 행성은 드문 것으로 밝혀졌다. PSR B1620−26, PSR B0943+10, PSR B0329+54, PSR J1719−1438을 공전하는 5개의 다른 펄서 행성만이 확인되었다.

2015년 국제천문연맹(IAU)은 20개의 행성계를 대상으로 각 항성과 행성에 고유 이름을 붙이는 투표를 진행하였고, 그 결과 PSR B1257+12에는 Lich라는 이름이 붙여졌다. 이는 판타지 소설에 등장하는 언데드 마법사 리치에서 유래했다.

3.1. 발견

폴란드 천문학자 알렉산더 볼시찬이 1990년 아레시보 천문대의 전파 망원경을 통해 PSR B1257+12를 발견했다. PSR B1257+12는 중성자별의 일종인 밀리초펄사이며, 이후 펄사 주기에 6.22 밀리초 주기의 묘한 진동이 있음이 감지되었다. 1992년, 볼시찬과 데일 프레일은 태양계 밖 행성의 최초 확인 발견에 대한 유명한 논문을 발표했다. 1994년에는 개선된 방법을 사용하여 이 펄서를 공전하는 행성 하나를 더 발견했다.

3.2. 특징

PSR B1257+12는 밀리초펄사로, 대부분의 중성자별 및 펄서와 마찬가지로 질량은 약 1.4 태양 질량(M_☉)이다. 반지름은 약 10km 정도로 추정되며, 표면 온도는 최대 28,856,000에 이른다. 이 펄서는 10억에서 30억 년 전 한 쌍의 백색 왜성이 충돌하여 붕괴되면서 빠르게 회전하는 펄서가 형성되는 백색 왜성 합병으로 형성된 것으로 추정된다.

4. 행성계

1992년 알렉산더 볼시찬과 데일 프레일은 PSR B1257+12에서 두 개의 행성을 발견했는데, 이는 태양계 밖에서 발견된 최초의 외계 행성이었다. 이 행성들은 펄서 주위를 돌고 있었기 때문에 주계열성 주변에서만 행성을 찾던 많은 천문학자들을 놀라게 했다. 이후 추가적인 행성이 발견되어 총 세 개의 행성이 확인되었다. 이 행성들은 펄서에 가까운 순서대로 A, B, C로 명명되었다가, 이후 국제천문연맹의 규칙에 따라 b, c, d로 변경되었다.

이 행성들은 초신성 폭발의 잔해나, 과거 가스 행성이었던 천체의 대기가 날아가고 남은 핵과 같은 특이한 기원을 가질 수 있다. 1996년에는 PSR B1257+12에서 약 40 천문단위 떨어진 곳에 지구 질량 100배(토성과 비슷하다)의 행성이 존재한다는 발표가 있었으나, 합의를 얻지 못했고 기각되었다. 현재 이 천체는 혜성 또는 소행성 천체들로 인한 신호를 오인한 것으로 생각된다.

4.1. 행성 목록

1992년 알렉산더 볼시찬과 데일 프레일은 PSR B1257+12에 행성 두 개가 있는 것을 발견했다. 이들은 태양계 밖에서 발견된 최초의 외계 행성이었으며 펄서 행성이라는 이름이 붙었고, 주계열성 주변에서만 행성을 찾던 많은 천문학자들을 놀라게 했다. 그러나 이전의 계산 착오로 발견이 취소된 전례(PSR 1829-10 주위를 돈다고 생각했던 외계 행성)가 있었기 때문에 불확실성은 남아 있었다. 이후 PSR B1257+12 주변에서 행성 한 개가 더 발견되었다. 추가로 이 행성계에는 카이퍼대나 소행성대와 유사한 환경이 형성되어 있을 가능성이 있다.

이 행성들은 과거 가스 행성이었던 천체의 대기가 날아가고 씨앗만 남은 것이거나, 아니면 예전 펄사의 본체였던 항성이 초신성 폭발을 일으키고 남은 잔해로부터 생겨난 행성일 가능성이 있다. 특이한 점은, PSR B1257+12 주위에 있는 행성에는 대문자 알파벳 A에서 D까지 붙어 있는데, 보통의 별 주변에서 발견된 행성들은 발견된 순서대로 소문자 b부터 시작하는 것과는 다르다는 것이다. 1996년 PSR B1257+12에서 약 40 천문단위 떨어진 곳에 지구질량 100배(토성과 비슷하다)의 행성이 존재한다고 발표되었으나, 합의를 얻지 못했고 기각되었다. 현재 이 지구질량 100배 천체는 혜성 또는 소행성 천체들로 인한 신호를 오인한 것으로 생각된다.

4.1.1. PSR B1257+12 b (A / Draugr)

A는 가장 안쪽에 위치한 행성으로, 펄서로부터 약 0.19 AU 떨어진 궤도를 약 25일 주기로 공전한다. 질량은 지구의 약 0.02배로, 달의 2배 정도이다.

1997년에는 이 행성이 태양계 내 태양풍에 의한 인공물이라는 주장이 제기되었다. 태양권 내 태양풍에는 태양 자전 주기에 가까운 25일 주기의 변동 성분이 포함되어 있는데, 이를 펄서 자체 변동으로 오인했다는 것이다. 그러나 이 주장은 이후 부정되었고, 현재는 행성이 실제로 존재하는 것으로 여겨진다.

4.1.2. PSR B1257+12 c (B / Poltergeist)

PSR B1257+12 B는 안쪽에서 두 번째 행성으로, 펄서로부터 약 0.36 AU 거리를 약 66일 동안 공전하고 있다. 질량은 지구의 4배 이상이다. 행성 B와 C의 궤도는 매우 가까워서 서로의 궤도를 섭동하고 있다. 섭동 관측을 통해 이들 행성의 존재가 확실해졌다. 또한 이를 통해 두 행성의 질량과 궤도 경사각이 정확하게 계산되었다.

4.1.3. PSR B1257+12 d (C / Phobetor)

PSR B1257+12 C는 안쪽에서 세 번째 행성으로, 펄서로부터 약 0.46 AU의 거리를 약 98일 주기로 공전하고 있다. 질량은 지구의 약 3.9배이다. 이 행성의 이름은 그리스 신화에서 꿈속에 짐승의 모습으로 나타나 악몽을 만들어내는 신 포베토르에서 유래한 '포베토르'로 명명되었다.

4.2. 혜성 또는 소행성체

1996년 PSR B1257+12에서 약 40 AU 떨어진 곳에 지구 질량 100배(토성과 비슷하다)의 행성이 존재한다고 발표되었으나, 합의를 얻지 못했고 기각되었다. 현재 이 지구 질량 100배 천체는 혜성체 또는 소행성 천체들로 인한 신호를 오인한 것으로 생각된다.

PSR B1257+12를 2.6 AU 거리에서 3.5년 주기로 도는 혜성 또는 소행성이 있을 가능성이 제기되었다. 해당 천체의 크기는 매우 작아서 행성으로 취급받지는 못하고 있으나, 최초로 외계 세계에서 발견된, 우리 태양계의 카이퍼대와 비슷한 소행성 또는 혜성일 것으로 보인다. 이 천체는 펄서를 도는 작은 천체들 중 가장 큰 것일 가능성이 있다.