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TESS

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목차

1. 개요

TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite)는 외계 행성을 탐색하기 위해 설계된 NASA의 우주 망원경이다. 2005년에 처음 제안되어 2018년 4월에 발사되었으며, 4개의 광시야 카메라를 사용하여 전천을 관측한다. TESS는 지구 주위를 타원 궤도로 공전하며, 2년 동안 남반구와 북반구의 하늘을 각각 관측했다. TESS는 2020년부터 확장 임무를 수행하며, 2022년 9월부터 2차 연장 임무를 진행하고 있다. TESS는 행성의 통과 현상을 감지하여 외계 행성을 발견하며, 지금까지 수많은 외계 행성을 발견했다.

2. 역사

TESS 프로젝트는 2005년 매사추세츠 공과대학교(MIT)와 스미소니언 천체관측소 (SAO)에 의해 처음 논의되었다.[16] 2006년 개인, 구글, 그리고 카블리 재단의 자금 지원으로 설계가 개발되었다.[17] 2008년, MIT는 TESS를 NASA의 정식 임무로 제안하고 고다드 우주 비행 센터의 소형 탐사선 프로그램에 제출했지만[17] 선택되지 못했다.[18] 2010년 탐사선 프로그램 임무로 재제출되어 2013년 4월 중형 탐사선 임무로 승인되었다.[19][17][20]

2015년, TESS는 중요 설계 검토 (CDR)를 통과하여 위성 생산을 시작했다.[17] 케플러의 발사 비용은 6억 4천만 달러였지만, TESS는 2억 달러(발사 비용 8천 7백만 달러 추가)만 소요되었다.[21][22]

2014년 12월, 스페이스X는 2017년 8월 TESS 발사 계약을 체결했으며, 계약 총액은 8,700만 달러였다.[39] 362kg의 우주선은 원래 2018년 3월 20일에 발사될 예정이었으나, 스페이스X가 발사체의 추가 준비 시간을 확보하고 NASA의 발사 서비스 요구 사항을 충족하기 위해 연기되었다.[41] 팰컨 9 로켓의 정적 발사 시험은 2018년 4월 11일 약 18:30 UTC에 완료되었다.[42] 발사는 2018년 4월 16일로 다시 연기되었고, TESS는 결국 2018년 4월 18일 케이프커내버럴 공군 기지 (CCAFS)의 SLC-40 발사 기지에서 스페이스X 팰컨 9 발사체에 실려 발사되었다.[6]

팰컨 9 발사 시퀀스에는 1단계의 149초 연소와 2단계의 6분 연소가 포함되었다. 한편, 1단계 부스터는 통제된 재진입 기동을 수행하고 자율 드론선 ''Of Course I Still Love You''에 성공적으로 착륙했다. 팰컨 9의 페어링 재사용성 개발 시도의 일환으로 페어링에 대한 실험적인 수상 착륙이 수행되었다. 35분 동안의 관성 비행 후, 2단계는 마지막 54초 연소를 수행하여 TESS를 초동기 전이 궤도에 200 x 270000 km의 경사각 28.50°로 진입시켰다.[43][44] 2단계는 탑재체를 방출한 후 자체적으로 태양 중심 궤도에 진입했다.

TESS를 탑재한 팰컨 9 발사체가 2018년 4월 케이프커내버럴의 제40번 발사 단지에서 발사되고 있다.


2019년 7월, 2020년부터 2022년까지의 확장 임무가 승인되었고,[23] 2020년 1월 3일, 통과 외계 행성 탐사 위성은 최초의 잠재적 거주 가능 지구 유사체 TOI-700 d의 발견을 보고했다.

3. 임무 개요

TESS는 최초의 우주 기반 전천구 탐사를 수행하도록 설계되었다.[13][24] 4개의 광시야 망원경과 관련된 전하 결합 소자(CCD) 검출기를 갖추고 있다. 과학 데이터는 2주마다 지구로 전송된다. 유효 노출 시간이 2시간인 풀 프레임 이미지가 전송되어 과학자들이 감마선 폭발과 같은 예상치 못한 과도 현상의 광학적 대응체를 검색할 수 있다. TESS는 또한 Guest Investigator 프로그램을 운영하여 다른 기관의 과학자들이 자체 연구를 위해 TESS를 사용할 수 있도록 한다. 게스트 프로그램에 할당된 자원은 20,000개의 추가 천체를 관측할 수 있도록 한다.[25]

TESS - 남쪽 하늘 파노라마
Southern Sky Panorama영어
(비디오 (3:30); 2019년 7월 18일)


3. 1. 궤도

TESS는 달과의 2:1 궤도 공명을 이루는, 지구 주위를 도는 새롭고 매우 타원형인 궤도를 사용한다.[26] 이 궤도는 원지점이 달 거리와 거의 같고, 근지점은 108,000km이다. 궤도는 최소 10년 동안 안정적으로 유지될 것으로 예상된다.[26]

TESS는 북반구와 남반구 모두의 방해받지 않는 영상을 얻기 위해 P/2 궤도를 사용한다. 이전에 사용된 적이 없는 궤도이지만, 별 사이 경계 탐사선(IBEX)은 유사한 P/3 궤도를 사용한다. 고타원 궤도는 375,000km의 원지점을 가지며, 달의 위치에서 약 90° 떨어져 있도록 시간 조절되어 불안정화 효과를 최소화한다. 이 궤도는 수십 년 동안 안정적으로 유지되어 TESS의 카메라를 안정적인 온도 범위 내에 유지한다. 또한, 궤도는 밴 앨런대 외부에 완전히 위치하여 방사선 손상을 방지하며, 13.70일마다 근지점에서 데이터를 지구로 다운링크한다.[27][128]

3. 2. 과학적 목표

TESS의 2년 간의 전천 탐사는 밝기가 12등급보다 밝은, 가까운 G형, K형, M형 별들을 대상으로 한다.[28] 전체 하늘에서 가장 가까운 적색 왜성 1,000개를 포함하여 약 50만 개의 별을 연구하며, 이는 ''케플러'' 임무가 다룬 면적보다 400배 더 넓다. TESS는 3,000개 이상의 행성 후보를 발견할 것으로 예상되며, 여기에는 500개의 지구형 행성과 슈퍼 지구가 포함된다.[57] 이 중 약 20개는 별 주위의 생명 가능 영역에 위치한 슈퍼 지구일 것으로 예상된다.[30] 임무의 목표는 최소 50개의 지구 크기 행성(지구 반지름의 최대 4배)의 질량을 결정하는 것이다. 대부분의 발견된 외계 행성은 30~300광년 거리에 있을 것으로 예상된다.

탐사는 26개의 관측 구역으로 나뉘며, 각 구역은 24° × 96°이며, 황도 극에서 구역이 겹쳐 그 지역에서 더 작고 긴 주기의 외계 행성에 대한 추가적인 감도를 허용한다. 우주선은 각 구역을 관측하는 데 13.70일 궤도를 두 번 사용하며, 첫 해에는 하늘의 남반구를, 두 번째 해에는 북반구를 매핑한다.[56] 카메라는 실제로 2초마다 이미지를 촬영하지만, 모든 원시 이미지는 저장하거나 다운링크할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 데이터 양을 나타낸다. 이를 처리하기 위해 약 15,000개의 선택된 별 주변의 잘라낸 부분(궤도당)은 2분 동안 가산되어 다운링크를 위해 탑재되며, 전체 프레임 이미지도 30분 동안 가산되어 다운링크를 위해 저장된다. 실제 데이터 다운링크는 근지점 부근에서 13.70일마다 발생한다.[31] 즉, 2년 동안 TESS는 하늘의 85%를 27일 동안 지속적으로 조사하며, 특정 부분은 여러 번에 걸쳐 조사된다. 이 탐사 방법론은 1년 전체(351일 관측) 동안 지속적으로 조사될 지역(사실상)이 전체 하늘의 약 5%를 차지하며, 제임스 웹 우주 망원경(JWST)으로 연중 언제든지 관측할 수 있는 하늘의 영역(황도 극 근처)을 포함하도록 설계되었다.[32]



TESS가 계획한 하늘의 26개 관측 구역


외계 행성을 발견하는 데 사용되는 주요 방법은 행성의 통과 신호(트랜짓)를 탐지하는 것이다. 행성이 주성의 앞을 가로지를 때 주성의 감광을 측정함으로써 행성을 탐지하고, 그 특성 일부(질량, 직경)를 추정한다.

신호가 약하기 때문에 다른 현상에 대응할 수 있다. 신호의 원인이 행성 이외의 것이 아니라는 것을 확인하기 위해 최소 3번의 연속적인 트랜짓을 관측·측정하는 것이 필요하다.

탐지의 성공은 해당 항성에 할애된 관측 시간과 해당 항성 주위의 행성의 공전 주기에 의존한다. 트랜짓은 궤도를 1바퀴 돌 때마다 1번만 발생하므로, 수 년의 관측이 필요할 수 있다.

신호의 깊이는 매우 작으며, 태양과 같은 항성 주위를 공전하는 지구 크기의 행성의 경우 약 100ppm이다.

항성의 광도 (겉보기 등급)가 높을수록 탐지가 더 쉬워진다.

신호의 상대적인 변화는 행성의 크기와 해당 항성의 크기의 비율에 직접적으로 의존한다. 적색 왜성을 중심으로 공전하는 행성은 적색 거성을 중심으로 공전하는 행성보다 훨씬 쉽게 탐지할 수 있다.

트랜짓이 관측되려면, 외계 행성의 궤도면의 방향이 지구로부터의 시선과 평행해야 한다.

미국 항공우주국(NASA)의 케플러 우주 망원경은 외계 행성 연구 분야에서 가장 강력한 장비였으며, 2009년부터 2014년까지 트랜짓법을 사용하여 하늘의 극히 일부(0.29%)를 영구적으로 관측함으로써 수천 개의 외계 행성을 발견했다. TESS의 미션은 케플러의 미션과는 크게 다르다. TESS는 전천의 별을 관측하도록 설계되었으며, 밝은 별(케플러가 관측한 별의 30~100배 밝음)에 초점을 맞추고 있어 지구형 행성을 많이 발견할 수 있다. 그러나 TESS에 의한 전천 관측은 공전 주기가 평균적으로 불과 수 주일인 행성으로 제한된다[116][117]。

TESS의 특성과 케플러의 특성 비교
특성케플러TESS
프로그램디스커버리 계획익스플로러 계획
비용약 5억 미국 달러약 2억 미국 달러
질량1050kg350kg
측광 감도40 ppm（겉보기 등급 12）200 ppm（겉보기 등급 12）
풀 이미지 크기96 메가픽셀4×16 메가픽셀
셔터 속도6초2초
관측 데이터30분마다 사전 선택된 별의 광도2분마다 사전 선택된 별의 광도
30분마다 완전한 이미지
미션 기간3.5년2년
관측된 우주 영역3000 광년까지의 하늘의 0.25%<200 광년의 하늘의 90%
별의 관측 기간4년27일（63%）부터 356일（1.7%）까지
외계 행성의 공전 주기1년까지평균 10일
관측된 별모든 타입 및 크기G형・K형으로 겉보기 등급 ≤12
미션에서 발견된 행성>2300개의 확인된 행성[118]、먼 별이나 모든 타입의 별 주변의 행성 포함비교적 가까운 별 주변의 약 500개의 지구 정도 크기 또는 슈퍼 지구를 포함한 1,700개의 행성(예측)



2019년 10월, 브레이크스루 리슨은 TESS 팀의 과학자들과 협력하여 고도로 발달한 외계 생명체의 징후를 찾기 시작했다. TESS가 발견한 수천 개의 새로운 행성은 전 세계의 브레이크스루 리슨 파트너 시설에서 "테크노시그니처"를 스캔할 예정이다. TESS가 별을 모니터링한 데이터에서도 이상 징후를 검색할 것이다.[33]

3. 3. 별진동학

TESS 팀은 풀 프레임 이미지에 대해 30분 관측 주기를 사용하여 별의 별진동학을 연구한다.[34][139] 별진동학은 별의 주파수 스펙트럼을 해석하여 별의 내부 구조를 연구하는 과학이다.[35][140] 서로 다른 진동 모드는 별 내부의 서로 다른 깊이까지 침투한다. 케플러 및 PLATO 관측소 또한 별진동학을 위한 것이다.[35][140]

3. 4. 연장 임무

2019년 7월, TESS의 확장 임무가 승인되어 2020년부터 2022년까지 진행되었다.[36][141] 2차 연장 임무는 2022년 9월부터 3년간 진행될 예정이다.[37]

연장 임무 동안 데이터 수집 방식이 변경되었다.[36][141] 새로운 목표 별들이 선정되었고, 2분 간격으로 감시되는 별의 수는 관측 구역당 15,000개에서 20,000개로 증가했다. 또한, 구역당 최대 1000개의 별이 20초 간격으로 감시되며, 전체 프레임 이미지 간격은 30분에서 10분으로 단축되었다. 황도 근처 지역도 관측 대상에 포함되었다.[36][141]

2차 연장 임무에서는 전체 프레임 이미지 간격이 200초로 더욱 단축되고, 2분 간격 목표의 수는 구역당 약 8,000개로 감소하며, 20초 간격 목표의 수는 구역당 약 2,000개로 증가한다.[37][38]

4. 우주선

발사 전 TESS 우주선


2013년, 오비탈 사이언시스는 NASA의 TESS를 제작하기 위해 4년 동안 7,500만 달러를 받았다.[163] TESS는 오비탈 사이언시스의 LEOStar-2위성 버스를 사용하며, 4개의 히드라진추진기와 4개의 반작용 휠을 사용한 3축 안정화를 통해 3초각 이상의 정밀도로 미세한 지향 제어가 가능하다. 전력은 400와트를 발전하는 2개의 단축 태양 전지에 의해 공급된다. Ka 밴드의 포물선 안테나를 통해 100 Mbit/s로 다운링크가 가능하다.[181][164]

4. 1. 작동 궤도

TESS는 달 거리와 거의 같은 원지점과 108,000 km의 근지점을 갖는 지구 주위의 새롭고 매우 타원 궤도를 사용한다. TESS는 달이 한 번 공전하는 동안 두 번 지구를 공전하며, 달과의 2:1 궤도 공명을 이룬다.[26] 이 궤도는 최소 10년 동안 안정적으로 유지될 것으로 예상된다.



하늘의 북반구와 남반구 모두의 방해받지 않는 이미지를 얻기 위해 TESS는 P/2라고 하는 2:1 달 궤도 공명 궤도를 사용한다. 이 궤도는 이전에 사용된 적이 없지만, 고 타원 궤도는 375,000 km의 원지점을 가지며 달의 위치에서 약 90° 떨어져 있도록 시간 조절되어 불안정화 효과를 최소화한다. 이 궤도는 수십 년 동안 안정적으로 유지되어 TESS의 카메라를 안정적인 온도 범위 내에 유지한다. 이 궤도는 TESS에 대한 방사선 손상을 방지하기 위해 밴 앨런대 외부에 완전히 위치하며, 궤도의 대부분은 밴 앨런대 밖에서 보낸다. 108,000 km의 근지점에서 13.70일마다 TESS는 바로 완료된 궤도 동안 수집한 데이터를 약 3시간 동안 지구로 다운링크한다.[27]

팰컨 9 2단계 로켓에 의해 초기 궤도에 진입한 후, 우주선은 달 스윙바이 궤도에 진입하기 위해 4번의 추가적인 독립적인 연소를 수행했다.[47] 2018년 5월 17일, 우주선은 달 표면에서 8253.5 km 떨어진 곳에서 중력 보조를 받았다.[48] 그리고 2018년 5월 30일에 최종적인 주기 조정 연소를 수행했다.[49] 그것은 달과의 2:1 공명으로 13.65일의 궤도 주기를 달성했으며, 원지점에서 달에 대해 90° 위상 오프셋을 갖는다. 이는 최소 20년 동안 안정적인 궤도가 될 것으로 예상되며, 따라서 유지를 위해 연료가 거의 필요하지 않다.[50] 궤도 기동에 대한 총 델타-v 예산은 215 m/s였다.[44]

2018년 4월 18일부터 2019년 12월 18일까지의 외계행성 탐사 위성 궤도 애니메이션
TESS · 지구 · 달

4. 2. 프로젝트 일정

최초 빛 이미지는 2018년 8월 7일에 촬영되었으며, 2018년 9월 17일에 공개되었다.[51][52][53][54][169][170][171][172] TESS는 7월 말에 시험 단계를 완료했으며, 과학 관측 단계는 2018년 7월 25일에 공식적으로 시작되었다.[55][173]

TESS는 초기 2년간의 운영 기간 동안 남반구(1년차)와 북반구(2년차)의 천구를 모두 관측했다. TESS는 표준 임무 기간 동안 하늘을 26개의 별도 구획으로 나누어 각 구획당 27.4일의 관측 기간을 가졌다.[56][174] 첫 번째 남반구 관측은 2019년 7월에 완료되었고, 2020년 7월 4일에 주 임무가 종료되었다.[175] 이후 연장 임무가 실시되었다.

27개월의 제1차 연장 임무는 2022년 9월까지 진행되었고,[175] 제2차 연장 임무는 약 3년 더 진행될 예정이다. 2019년 7월 18일, 1년간의 운영을 마치고 남쪽 하늘 조사가 완료된 후, 카메라를 북쪽 하늘로 향했다.[71] 2022년 9월 시점에서 감지된 행성 후보(TOI) 수는 5800개를 넘었으며, 243개의 행성이 확인되었다.[176]

2022년 9월부터 3년 간의 2차 연장 임무가 시작되었다.[176] 5년째가 되는 관측은 2022년 9월부터 2023년 9월까지 북반구에서 5개 영역, 남반구에서 9개 영역을 관측한다. 6년째가 되는 관측은 황도 부근의 3개 영역, 북반구에서 11개 영역을 관측하며, 2024년 10월에 종료될 예정이다. 7년째가 되는 관측은 2024년 10월부터 시작하여 2025년 9월에 종료될 예정이다.[177]

2022년 10월 10일에 오작동을 일으켜 안전 모드로 들어갔지만, 10월 13일에 정상적인 운용으로 돌아왔다. 10월 14일에 관측을 재개했으며, 기기 내에 저장된 데이터도 문제없이 획득할 수 있었다.[179][180]

5. 장비

TESS의 유일한 관측 장비는 4개의 광시야 전하 결합 소자(CCD) 카메라로 구성되어 있다.[57][58] 각 카메라는 MIT 링컨 연구소(MIT Lincoln Laboratory)에서 제작한 4개의 저잡음, 저전력 4 메가픽셀 CCD를 탑재하고 있다. 4개의 CCD는 2 x 2 검출기 배열로 배치되어 카메라당 총 16 픽셀(메가픽셀)이며, 전체 장비에는 16개의 CCD가 사용된다. 각 카메라는 24° × 24°의 시야, 100mm 유효 입사 동공 구경, 7개의 광학 소자로 구성된 렌즈 어셈블리, 600~1000nm의 대역 통과 필터 범위를 가지고 있다.[57][58] TESS 렌즈는 24° × 96°(2300 deg2, 전체 하늘의 약 5%)의 결합된 시야와 f/1.4의 초점비를 가지고 있다. 정점 중심의 주어진 치수 정사각형 내에 있는 점 확산 함수의 총 에너지 비율인 Ensquared energy는 15 × 15 μm 이내에서 50%, 60 × 60 μm 이내에서 90%이다.

6. 지상 운영

TESS 지상 시스템은 미국 전역의 8개 사이트로 나뉘어 있다.[60] 여기에는 명령 및 원격 측정용 우주 네트워크와 제트 추진 연구소의 NASA 심우주 네트워크, Orbital ATK의 미션 운영 센터, 매사추세츠 공과대학교의 페이로드 운영 센터, 에임스 연구 센터의 과학 처리 운영 센터, 고다드 우주 비행 센터의 비행 역학 시설, 스미소니언 천체물리 관측소의 TESS 과학 사무소 및 미쿨스키 우주 망원경 아카이브(MAST)가 포함된다.[60] TESS의 지상 운용은 미국의 8개 시설이 담당하고 있으며, NASA의 우주 네트워크 및 원격 측정법을 수행하는 제트 추진 연구소의 심우주 네트워크도 포함된다.

7. 시험용 광원

이러한 유형의 기기 개발에 직면한 문제 중 하나는 테스트를 위한 초안정 광원을 확보하는 것이다. 2015년, 제네바 대학교의 연구진은 안정적인 광원 개발에 획기적인 발전을 이루었다.[61] 이 기기는 ESA의 CHEOPS 외계행성 관측소를 지원하기 위해 제작되었지만, TESS 프로그램에서도 하나를 주문했다.[61][185] TESS와 CHEOPS 모두 행성 통과법을 이용하여 가까운 거리에 있는 밝은 항성을 관측할 예정이다.[186]

8. 관측 결과

과학 임무 시작 전에 촬영된 테스트 이미지. 이 이미지는 센타우루스자리를 중심으로 한다. 오른쪽 상단 모서리에서 석탄 자루 성운의 가장자리를 볼 수 있다. 왼쪽 하단의 밝은 별은 베타 센타우리이다.


외계 행성 LHS 3844 b (예술적 개념)


외계 행성 LHS 3844 b (TOI-136)의 상상도


|썸네일|WD 1856+534 b(TOI-1690 b)와 주성 백색 왜성의 상상도|왼쪽]]

2022년 11월 18일 현재, TESS에 의해 발견된 확인된 외계 행성은 273개이고, 과학계에서 거짓 양성으로 확인되거나 거부되기를 기다리는 4079개의 후보 행성이 존재한다.[63]

TESS는 7월 말에 시운전을 마치고, 7월 25일에 본격적인 운용을 시작했다.[173] 운용 시작 후, 2년 간의 주 임무에서 TESS는 천구의 남쪽을 1년, 북쪽을 2년째 관측했다.[174] 그 관측 동안 TESS는 26개 영역을 27.4일 간격으로 관측했다.[174] 2020년 7월 4일에 주 임무가 종료되었다. 이후 연장 임무가 실시되었다.[175]

연장 임무는 2022년 9월까지 27개월 동안 진행되었으며, 3년째가 되는 관측에서 다시 남쪽을 1년간 관측한 후, 4년째가 되는 관측에서 1년 3개월 동안 다시 북쪽을 관측했다.[175] 2022년 9월 시점에서 감지된 행성 후보(TOI) 수는 5800개를 넘었으며, 243개의 행성이 확인되었다.[176]

2022년 9월부터 3년 간의 2차 연장 임무가 시작되었다. 5년째가 되는 관측은 2022년 9월부터 2023년 9월까지 북반구에서 5개 영역, 남반구에서 9개 영역을 관측한다. 6년째가 되는 관측은 황도 부근의 3개 영역, 북반구에서 11개 영역을 관측하며, 2024년 10월에 종료될 예정이다.[176] 7년째가 되는 관측은 2024년 10월부터 시작하여 2025년 9월에 종료될 예정이다.[177] 이 2차 확장 임무에서, 이 기간 동안 TESS는 4000개 이상의 행성 후보를 검출하여, 지금까지의 행성 후보와 합하면 약 12500개가 될 가능성이 있다(예측). 이전까지의 행성 후보는 대부분 공전 주기가 10일 미만이었지만, 확장 임무를 통해 더 작은 행성이나, 공전 주기가 긴 행성을 검출할 수 있을 것으로 보인다.[178]

2022년 10월 10일에 오작동을 일으켜 안전 모드로 들어갔지만, 10월 13일에 정상적인 운용으로 돌아왔다. 10월 14일에 관측을 재개했으며, 기기 내에 저장된 데이터도 문제없이 획득할 수 있었다.[179][180]

TESS는 2018년 7월 25일에 관측을 시작했다[187]。미션에서 처음으로 공표된 발견은 혜성 C/2018 N1의 관측이었다[187]。최초의 외계 행성의 검출 공표는 9월 18일에 이루어졌으며, 공전 주기가 6일인 테이블산자리 파이별계에서 슈퍼 지구의 발견을 공표했다. 이 행성계에는 공전 주기가 5.9년인 기존의 목성형 행성도 있다[188]。

2018년 9월 20일, 적색 왜성 LHS 3844 (TOI-136) 주위를 공전하고 있는 지구보다 약간 큰 초단주기 행성의 발견이 공표되었다. 공전 주기가 11시간인 LHS 3844 b (TOI-136 b)는, 기존의 행성 중 공전 주기가 매우 짧은 행성 중 하나이다. 궤도 반경은 932000km이다. LHS 3844 b는 지구에서 14.9pc 떨어져 있으며, 지구에서 가까운 외계 행성 중 하나이기도 하다[189]。

TESS가 세 번째로 발견한 외계 행성은 HD 202772A b (TOI-123A b)이다. 이 행성은 지구에서 염소자리의 방향으로 약 480광년의 거리에 존재하며, 쌍성 HD 202772의 밝은 쪽 별을 공전하는 핫 주피터이다. 2018년 10월 5일에 공표되었다. HD 202772A b는 3.3일의 공전 주기를 가진 팽창된 핫 주피터이며, 진화된 별 주위에 존재하는 핫 주피터의 드문 예이다. 또한, 평형 온도가 2100K이며, 기존의 행성 중 별에서 강하게 조사되는 행성 중 하나이다[190]。

2019년3월 19일, TOI-175 주위에 3개의 지구형 행성이 발견되었다[191]。TOI-175 b는 당시 TESS가 지금까지 발견한 행성 중 가장 작은 행성이었다[192]。2021년에는 도플러 분광법에 의해 4번째 행성이 발견되었다. 또한, 5번째 행성 후보(TOI-175 f)가 존재할 가능성도 제시되었다[193]。TOI-175 f는 생명 가능 영역에 위치한 지구형 행성일 가능성이 있다[194]。

2019년 4월 15일, 지구 크기 행성의 첫 발견이 공표되었다. HD 21749 c(TOI-186 c)는 지구 지름의 약 89% 크기를 가지며, 약 8일 만에 K형 주계열성HD 21749 주위를 공전하는 암석질 행성이다. 행성 표면 온도는 427℃로 추정된다. HD 21749 c는 TESS에 의해 10번째로 확인된 행성이다[195]。

2019년 7월 18일, 남쪽 관측이 종료되고 북쪽 관측이 시작되었다. 이 시점에서 21개의 행성이 확인되었고, 850개 이상의 외계 행성 후보가 존재한다[198]。

2019년 7월 23일, 나이가 4500만 년까지의 별들이 모여 있는 조각새자리・시계자리 성단 속에 위치한 별 조각새자리 DS별(TOI-200)에 행성 조각새자리 DS별 Ab(TOI-200A b)가 존재한다는 논문이 공표되었다. TESS에 의해 2018년 11월에 이 행성이 처음 관측되었고, 2019년 3월에 확인되었다. 이 행성은 젊고 크기는 해왕성보다 크지만 토성보다 작다. 이 행성계는 도플러 분광법과 투과광 분광법을 이용한 관측에 충분한 밝기를 가진다[199][200]。ESA의 CHEOPS는 이 행성의 통과 현상을 관측하고 있다. 행성의 성질을 특징짓는 CHEOPS Guest Observers (GO) Programme의 Announcement of Opportunity (AO-1)에서 승인되었다[201]。

2019년 7월 31일에는 지구로부터 31광년 떨어진 M형 왜성 글리제 357(TOI-562) 주위의 외계 행성 발견이 공표되었다[202]。TESS는 평형 온도가 약 250℃인 지구형 행성 글리제 357b의 통과 현상을 관측했다. 과거 데이터와 지상 관측, 분석은 글리제 357c와 글리제 357d의 발견으로 이어졌다. b와 c는 주성에 너무 가까워 생명 가능 영역에 들어가지 않지만, d는 생명 가능 영역의 바깥쪽에 있으며 대기가 있다면 생명 가능 행성일 가능성이 있다. 질량은 최소 6.1 M⊕인 슈퍼 지구로 분류된다.

2019년 9월 시점에서 1000개가 넘는 TESS Objects of Interest (TOI)가 데이터베이스에 공표되었으며[203], 그 중 확인된 행성은 최소 29개이다. 그 중 약 20개가 미션 목표 내의 지구 크기(4 지구 반지름 미만)이다[204]。

2019년 9월 26일, TESS가 ASASSN-19bt라고 불리는 첫 번째 조석 파괴 현상 (TDE)을 관측한 것이 공표되었다. TESS의 관측 데이터는 ASASSN-19bt가 2019년 1월 21일, ASAS-SN에 의한 발견 약 8.3일 전에 밝아지기 시작했음을 밝혀냈다[205][206]。

2020년 1월 6일, NASA는 TESS에 의해 발견된 생명체 거주 가능 구역에 있는 최초의 지구 크기 외계 행성인 TOI-700 d의 발견을 발표했다. 약 100광년 떨어진 도마뱀자리의 항성 TOI-700을 공전하는 외계 행성이다.[207] TOI-700계에는 다른 지구 크기 행성인 TOI-700 b와 미니 해왕성[208]인 TOI-700 c의 두 행성이 발견되었다. 이 행성계는 비교적 큰 행성이 두 개의 작은 행성 사이에 존재한다는 점에서 독특하며, 이 행성들이 어떤 순서로 형성되었는지, 비교적 큰 행성이 현재 궤도로 이동했는지, 이 행성의 배치가 어떻게 되었는지는 불분명하다.[209] 같은 날, NASA는 천문학자들이 TESS 관측 데이터를 사용하여 알파 용자리가 식변광성임을 밝혔다고 발표했다.[210] 같은 날, TESS에 의해 발견된 최초의 주극성 행성인 TOI-1338 b의 발견이 발표되었다. TOI-1338 b는 지구의 약 6.9배로 해왕성과 토성의 중간 크기를 가진다. 항성 TOI-1338은 화가자리 방향으로 약 1,300광년 떨어진 위치에 있는 쌍성계이다. 이 쌍성계는 식변광성을 구성하고 있다. 이는 항성들이 서로 원을 그리며 공전할 때 발생한다. 한쪽 항성은 태양보다 약 10% 크다. 다른 한쪽은 온도가 낮고, 어두운 항성으로, 질량은 태양의 3분의 1이다. TOI-1338 b의 공전 주기는 93일~95일로 불규칙하게 변한다. 주성인 쌍성의 운동의 영향으로 트랜싯의 감광 정도와 기간이 다르다. TESS는 큰 항성을 가로지르는 트랜싯만 확인하고, 작은 항성의 트랜싯은 미약하여 감지하는 것이 불가능하다. 행성은 불규칙하게 공전하지만, 그 궤도는 적어도 향후 1000만 년 동안 안정될 것이다. 그러나, 궤도의 각도가 변하기 때문에 트랜싯은 2023년 11월 이후 관측할 수 없게 된다. 그러나, 8년 후에 다시 관측 가능하게 될 것으로 보인다.[211]

2020년 3월 10일, 은하계 구조 중 하나인 안에 있는 행성(Thick-disk planet)으로 최초 발견 사례인 LHS 1815 b (TOI-704 b)의 발견이 발표되었다.[212]

2020년 3월 23일, Hot Neptunian Desert에 존재하는 행성 TOI-849 b의 발견이 발표되었다.[213] 이 행성은 크기는 해왕성보다 작은 정도의 행성이지만, 질량은 비정상적으로 크다. 따라서 TOI-849 b는 한때 목성형 행성이었고, 현재 중심의 코어 부분이 남은 행성(크토니아 행성)일 가능성이 제시되고 있다.

2020년 4월 23일, 천문학자 Tansu Daylan이 이끄는 팀은 TESS를 이용하여, 2명의 인턴인 Jasmine Wright(18)와 Kartik Pinglé(16)의 도움을 받아, SRMP의 일환으로, 하버드와 MIT는 4개의 외계 행성(1개의 슈퍼 지구와 3개의 미니 해왕성으로 구성)을 발견했으며, 근처의 태양과 비슷한 항성인 HD 108236을 공전하고 있음을 발견했다. 두 명의 고등학생, 베드포드 학교의 18세 Jasmine Wright, 매사추세츠주 캠브리지에 위치한 캠브리지 린지 & 라틴 학교의 16세 Kartik Pinglé은 개인적으로 행성을 발견한 최연소 인물로 보고되었다.[214][215] 또한, 2021년 1월 3일에는 5번째 행성이 발견되었다.[216][217]

2020년 6월 24일, 현미경자리 AU별 (TOI-2221) 주위를 공전하는 해왕성 크기의 행성 현미경자리 AU별 b의 발견을 발표했다. 현미경자리 AU별은 지구에서 가장 가까운 거리에 존재하는 전주계열성이다. 또한, 이 때부터 더 바깥을 공전하는 또 다른 행성의 존재가 예측되었지만, 같은 해 12월 24일에 해왕성 크기의 행성인 현미경자리 AU별 c의 발견이 발표되었다.[218][219]

2020년 9월 15일, 백색 왜성인 WD 1856+534 (TOI-1690) 주위를 공전하는 행성 WD 1856+534 b의 발견이 발표되었다.[220] 공전 주기는 1.4일인 거대한 외계 행성이다. 주성이 적색 거성이 된 단계에서 가까운 거리의 행성은 주성에 삼켜지지만, 이 행성은 주성에서 먼 위치에서 가까운 위치로 이동했을 가능성이 있다.[221] 그러나, 주성에 너무 가까워지면 조석력의 영향으로 행성은 파괴되기 때문에, WD 1856+534 b가 파괴를 면하고 이러한 상태가 된 이유는 불분명하다.[222]

2021년 1월 22일, 지구의 1~3배 크기의 행성 6개가 공전하는 TOI-178계가 발견되었다. 그 중 바깥쪽에 위치한 5개의 행성은 18:9:6:4:3의 궤도 공명을 이루고 있다.[223][224] 또한, TOI-178계의 각 행성의 밀도는 각각 다르다. 이 행성계는 거대 충돌 등이 없이, 안정적으로 형성된 것으로 예측된다.[225]

2021년 1월 27일, TESS를 사용하는 팀은 천문학자들이 모든 별의 일식을 관측할 수 있도록, 2개의 별이 존재하는 쌍성 3개가 있는 총 6개의 별이 존재하는 항성계 TIC 168789840를 결정했다고 보고했다.

2021년 3월, NASA는 TESS가 2200개의 외계 행성 후보를 발견했다고 발표했다.[226]

2021년 5월 17일, NASA의 제트 추진 연구소와 뉴멕시코 대학교의 연구자를 포함한 국제 천문학자 팀이 우주 망원경의 첫 번째 보고서를 발표하여 지상 망원경으로 생명 가능 영역에 위치한 해왕성 크기의 외계 행성 TOI-1231 b의 발견을 확인했다.[227] 이 행성은 근처의 적색 왜성 주위를 공전하고 있으며, 뱀주자리 방향으로 90광년 떨어진 위치에 존재한다.[227]

2021년 6월, 행성 후보의 수가 3000개를 넘어섰다. 같은 달, 4000개도 넘었다.[259]

2021년 7월 12일, TOI-1807 주위를 공전하는 1개의 행성과 TOI-2076 주위를 공전하는 3개의 행성이 발견되었다. TOI-1807 b의 공전 주기는 약 0.55일의 초단주기 행성이며, 용암 바다로 덮여 있을 가능성이 있다. 이 행성들은 젊은 행성이다.[228][229]

2021년 10월 19일, 미니 해왕성 크기의 행성 TOI-2285 b의 발견이 발표되었다. 이 행성은 생명 가능 영역의 바깥에 위치하지만, 수소로 구성된 대기 아래에 물의 층이 있는 경우, 그 물은 액체 상태일 가능성이 있다.[230][231]

2021년 11월 2일, TOI-2257 b의 발견이 발표되었다. TOI-2257 b는 궤도 이심률이 높은 미니 해왕성이지만, 생명 가능 영역 안을 공전하고 있으며, 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 있다.[268]

2021년 11월 23일, 공전 주기가 약 16시간인 초단주기 행성 TOI-2109 b의 발견이 발표되었다. 표면 온도는 약 3600켈빈으로, KELT-9b에 이어 두 번째로 높은 온도의 알려진 외계 행성이 되었다. TOI-2109 b는 궤도 감쇠가 발생하고 있으며, 1000만 년 후에는 이미 주성에 낙하했을 가능성이 있다.[232]

2021년 12월 3일, 새롭게 1617개의 통과 현상을 일으키는 행성 후보를 검출했다고 발표했다. 이전까지 검출되었던 행성 후보보다 비교적 어두운 별 주위를 공전하고 있다고 여겨지는 행성 후보와, 지구에서 비교적 멀리 떨어진 별 주위를 공전하고 있다고 여겨지는 행성 후보도 다수 포함되어 있다.[233]

2021년 12월 21일, 새롭게 448개의 행성 후보가 추가되어, TESS에 의해 발견된 행성 후보의 수는 5000개를 넘어섰다. 1년 전 행성 후보 수는 약 2400개였으며, 이 2021년에 행성 후보 수는 2배 이상 증가했다.[234]

2022년 1월 11일, 공전 주기가 약 261일인 TOI-2180 b의 발견이 공표되었다. TESS가 발견한 행성 중 가장 긴 공전 주기를 가지며, 이러한 장주기 행성은 TESS에 의해 감지된 사례가 극히 드물다. TOI-2180 b는 TESS 미션에서 한 번만 통과했지만, 후속 관측을 통해 행성의 존재가 확인되었다. 궤도 이심률은 0.368로 약간 크다[235]。 같은 날, TESS의 첫 3년간의 관측에서 74개의 백색 왜성을 발견했음을 보고했다[236]。

2022년 1월 28일, 13개의 지구형 행성의 발견이 공표되었다. 그 중 TOI-206 b, TOI-500 b, TOI-1075 b, TOI-1442 b, TOI-2260 b, TOI-2411 b, TOI-2445 b의 7개의 행성은 공전 주기가 1일 미만인 초단주기 행성이다. 또한, TOI-2260 b의 평형 온도는 약 2600켈빈으로 알려져 있으며, 이는 알려진 외계 행성 중 4번째로 온도가 높은 행성이다[237]。

2022년 4월 21일, TOI-4599 주변을 공전하는 두 개의 지구형 행성의 발견이 공표되었다. TOI-4599계는 태양계에서 약 10파섹 떨어진 거리에 존재한다. 이는, 통과를 일으키는 여러 행성이 존재하는 행성계 중 글리제 892, LTT 1445 A (TOI-455), 현미경자리 AU별 (TOI-2221) 다음으로 4번째로 가까운 거리이다[238]。

2022년 4월 28일, TOI-500계에 b 외에 도플러 분광법으로 c, d, e 총 4개의 행성이 발견되었다. b는 2022년 1월에 이미 존재가 확인되었다. b와 c는 지구형 행성, d와 e는 해왕성형 행성으로 알려져 있다. TOI-500 b는 행성이 주성에서 더 가까운 거리로 이동하고, 궤도 이심률이 작아졌다고 예측되며, 주변을 공전하는 지구형 행성의 초단주기 행성이 포함된 4개의 행성이 존재하는 행성계에서 이러한 메커니즘이 실증된 행성계로는 최초의 행성계이다[239][240][237]。

2022년 8월 12일, 슈퍼 지구인 TOI-1452 b의 발견이 공표되었다[241]。 TOI-1452 b는 약 1.67 지구 반지름, 약 4.82 지구 질량을 가지며, 평형 온도는 약 53℃로 알려져 있다. 이 행성은, 약 30%의 질량이 물일 가능성이 있으며, 이 값은 엔켈라두스와 같은 태양계 내에 존재하는 얼음 위성과 가깝다. 또한, 물이 액체로 존재할 수 있는 범위 내에 궤도를 가지므로, 해양 행성일 가능성이 있다[242]。

2022년 9월 6일, LP 890-9 (TOI-4306, SPECULOOS-2) 주변을 공전하는 두 개의 슈퍼 지구의 발견이 공표되었다. LP 890-9는 행성을 가지고 있는 것이 확인된 항성 중 TRAPPIST-1 다음으로 두 번째로 온도가 낮은 항성이다. 두 개의 행성 중, LP 890-9 c (TOI-4306 c, SPECULOOS-2 c)는 보수적인 생명 가능 구역 내 안쪽 가장자리에 가까운 곳을 공전하고 있으며, TRAPPIST-1e 다음으로 두 번째로 거주 가능성이 높으며, 액체 상태의 물이 표면에 존재할 가능성이 있다. 행성 c는 약 1.367 지구 반지름을 가지며, 공전 주기는 약 8.46일이다[243][244]。

2022년 9월 27일, 이미 2018년에 두 개의 행성이 발견되었던 TOI-174계에 새롭게 3개의 행성이 발견되었다. 이 5개의 행성은 모두 지구형 행성이며, 그 중 가장 안쪽을 공전하고 있는 TOI-174 d와 TOI-174 e는 슈퍼 머큐리로 알려져 있다. TOI-174계는, 슈퍼 머큐리가 여러 개 발견된 최초의 행성계이다[245][246][247]。

2022년 11월 8일 추가된 행성 후보로, 행성 후보의 총 수가 6000개를 넘어섰다[259]。

2023년 1월 9일, TOI-700계에 네 번째 행성인 TOI-700 e가 발견되었다. 크기는 지구의 약 95%이다. TOI-700 e의 궤도는 TOI-700 c의 궤도와 TOI-700 d의 궤도 사이에 위치하며, 낙관적인 생명 가능 영역 내를 공전하고 있다. 2020년에 발견되었던 TOI-700 d가 생명 가능 영역 내에 존재하기 때문에, TOI-700 e의 발견으로 TOI-700계에는 생명 가능 영역 내를 공전하는 행성이 2개 존재함이 밝혀졌다[248]。

2023년 1월 25일, TOI-1338계에 도플러 분광법으로 새로운 행성(TOI-1338 c)이 발견되어, TOI-1338계는 여러 개의 쌍성 공전 행성이 존재하고 있음이 밝혀진 두 번째 행성계가 되었다. 또한, TOI-1338 c는 도플러 분광법만을 사용하여 발견된 최초의 쌍성 공전 행성이다[249]。

2023년 4월 18일, TOI-2095 주위를 공전하는 2개의 슈퍼 지구TOI-2095 b와 TOI-2095 c의 발견이 공표되었다. 이들 행성은 300~350켈빈 범위의 평형 온도를 가지고 있으며, 생명 가능 영역의 안쪽 경계에 가까운 위치를 공전하고 있다[250]。

2023년 5월 10일, 슈퍼 지구로 예측되는 행성 TOI-715 b의 발견이 공표되었다. 이 행성은 보수적인 생명 가능 영역 내를 공전하고 있다. 게다가, TOI-715계에는 지구와 거의 같은 크기의 두 번째 행성 후보(TOI-715.02)가 존재할 가능성도 제시되었으며, 이 행성 후보는 생명 가능 영역의 바깥쪽 경계 바로 안쪽을 공전하고 있다고 한다[251]。

2023년 6월 8일, TOI-4010 주위를 공전하는 4개의 행성의 발견이 공표되었다. 공전 주기가 약 1.3일인 가장 안쪽의 TOI-4010 b는 해왕성형 행성이며, 공전 주기가 각각 약 5.4일과 약 14.7일인 TOI-4010 c와 TOI-4010 d는 목성형 행성이다. TOI-4010계는 이처럼 공전 주기가

8. 1. TESS 관심 대상(TOI) 및 후속 관측

MAST에서 외계 행성 후보에 대한 데이터가 계속 제공되고 있다.[69] 2019년 4월 20일 기준으로 목록에 있는 후보의 총 수는 335개로 늘어났으며, 여기에는 이전에 발견된 외계 행성으로 확인된 후보 외에도 새롭게 발견된 10개의 외계 행성이 포함되어 있다. 섹터 1에서 나온 후보 44개가 반복 관측을 통해 행성 반경이 ''R'' < 4 ''R''E인 행성 50개를 발견하는 것을 목표로 하는 TESS 후속 프로그램(TFOP)에 의해 후속 관측을 위해 선택되었다.[70]

'''TESS 관측 대상'''(TOI)는 TESS에 의한 관측에서 주위에 태양계 외행성이 존재할 가능성이 시사된 항성에 부여되는 천체 목록이며, TESS에 의해 식별된 행성 후보는 목록화되어 TESS Follow-up 관측 프로그램(TFOP)이라는 워킹 그룹을 주체로 후속 관측의 대상이 된다[142][143]。TOI는 TESS 팀에 의해 할당되며[89][144], Community TOI(CTOI)는 독립적인 연구자에 의해 할당된다[90][145]. TESS의 첫 번째 미션에서는 2241개의 TOI가 지정되었다[89][144].

다른 소규모 및 대규모 연구 협력 단체들은 TOI 및 CTOI를 확인하거나 새로운 CTOI를 찾으려고 시도한다. TESS가 탐지한 행성만을 분석하는 외계 행성 탐사 프로젝트 중 일부는 다음과 같다.

  • 시민 과학 프로젝트 Planet Hunters: TESS (PHT)[91][146]
  • TESS 젊고 성숙한 외계 행성 탐사(THYME)[92][147]
  • TESS-Keck 관측(TKS)[93][148]
  • TESS 거대 행성에서 거대 행성 통과(TESS GTG)[94]


현재 발견 논문 수가 적은 협력 단체는 다음과 같다.

  • 따뜻한 gIaNts with tEss 협력 단체(WINE)[95][149]
  • TESS Grand Unified Hot Jupiter 탐사[96]
  • TESS Giants Transiting Giants [150]
  • The TESS Grand Unified Hot Jupiter Survey [151]


TESS 커뮤니티는 또한 TRICERATOPS,[97][152] DAVE,[98][153] Lightkurve,[99][154] Eleanor[100][155] 및 Planet Patrol과 같은 행성 후보를 검증하는 데 도움이 되는 소프트웨어 및 프로그램을 제작하고 있습니다.[101][156]

9. 대중 문화

TESS는 2018년 영화 《클라라》에 정확하게 묘사되었다.

참조

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[2] 웹사이트 TESS: Discovering Exoplanets Orbiting Nearby Stars - Fact Sheet https://www.orbitala[...] Orbital ATK 2018
[3] 뉴스 SpaceX successfully launches TESS on a mission to search for near-Earth exoplanets https://www.nasaspac[...] NASASpaceFlight.com 2018-04-18
[4] 논문 Transiting Exoplanet Survey Satellite SPIE Digital Library 2014-10-24
[5] 웹사이트 Launch Schedule https://spaceflightn[...] Spaceflight Now 2018-02-27
[6] 웹사이트 NASA Planet Hunter on Its Way to Orbit NASA 2018-04-19
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