TRAPPIST-1
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1. 개요
TRAPPIST-1은 물병자리에 위치한 M7.5~8.5형 초저온 왜성으로, 2016년 발견된 행성계이다. 이 항성계는 지구형 행성 7개로 구성되어 있으며, 이 중 3개(e, f, g)는 생명체 거주 가능 영역에 위치할 가능성이 있다. TRAPPIST-1 행성들은 궤도 공명 상태에 가깝고, 강한 조석력과 플레어 활동을 겪으며, 대기 및 생명체 존재 가능성에 대한 연구가 진행 중이다.
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TRAPPIST-1e는 2016년에 발견된 TRAPPIST-1 행성계의 지구형 외계 행성으로, 생명 가능 지대에 위치하지만 자외선 노출과 태양풍의 영향으로 생명체 거주에 부적합할 수 있으며, 고체 암석 표면을 가진 것으로 확인되었다. - 2017년 과학 - 2017년 2월 26일 일식
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| TRAPPIST-1 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 별자리 | 물병자리 |
| 겉보기 등급 | 18.798 ± 0.082 |
| 관측 정보 | |
| 위치 (원기) | J2000 |
| 겉보기 등급 (V) | 18.798 ± 0.082 |
| 겉보기 등급 (R) | 16.466 ± 0.065 |
| 겉보기 등급 (I) | 14.024 ± 0.115 |
| 겉보기 등급 (J) | 11.354 ± 0.022 |
| 겉보기 등급 (H) | 10.718 ± 0.021 |
| 겉보기 등급 (K) | 10.296 ± 0.023 |
| 고유 운동 (적경) | 930.788 |
| 고유 운동 (적위) | -479.038 |
| 연주 시차 | 80.2123 |
| 특징 | |
| 질량 | 0.0898 ± 0.0023 M☉ |
| 반지름 | 0.1192 ± 0.0013 R☉ |
| 복사 광도 | 0.000553 ± 0.000018 L☉ |
| 표면 중력 | 5.2396 ± 0.0056/0.0073 (log g) |
| 표면 온도 | 2,566 ± 26 K (2,293 °C) |
| 금속 함량 | 0.04 ± 0.08 |
| 자전 주기 | 3.295 ± 0.003일 |
| 자전 속도 | 6 km/s |
| 나이 | 76 ± 22 억 년 |
| 분광형 | M7.5e, M8V |
| 명칭 | |
| 기타 명칭 | 2MUDC 12171 2MASS J23062928–0502285 EPIC 246199087 K2-112 SPECULOOS-1 TRAPPIST-1a |
| 위치 정보 | |
| SIMBAD | 2MASS+J23062928-0502285 |
| NSTED | TRAPPIST-1 |
| EPE | TRAPPIST-1 |
2. 발견 및 명명
2017년 2월, 천문학자들은 이 항성계가 온화한 온도대에 있는 지구형 행성 일곱 개로 이루어져 있다고 발표했다. 이들 중 다섯 개(b, c, e, f, g)는 반지름이 지구와 비슷하며 둘(d, h)은 반지름이 화성과 지구 사이였다.[127] 일곱 행성 중 셋(e, f, g)은 생명체 거주가능 영역 안을 돌고 있다.[127][128][129][130]
TRAPPIST-1 항성은 1999년 2MASS 탐사 중 발견되었으며,[113][114][8][9] 후속 항성목록에 "2MASS J23062928-0502285" 명칭으로 수록되었다. 이 숫자들은 천구상 항성 위치의 적경과 적위를 뜻하며 "J"는 율리우스력을 의미한다.
이후 리에주 대학교 천문학자들은 이 계(系)를 연구 대상으로 지목했다. 이들은 2015년 9월부터 12월까지 TRAPPIST-남방 망원경을 이용하여 최초 관측을 수행했으며, 2016년 5월 행성들의 발견 사실을 네이처 지에 발표했다.[105][115][10][11] 항성계를 발견한 천문학자들이 어머니 항성에 붙인 배크로님 트라피스트(TRAPPIST)는 가톨릭 트라피스트회와 수도회가 (주로 벨기에에서) 만드는 트라피스트 맥주에 경의를 표하는 의미를 담고 있다. 연구진은 트라피스트 망원경을 이용하여 최초로 발견한 외계 행성계라는 뜻에서 이 항성에 '트라피스트-1' 명칭을 붙였다.
행성들은 발견 순서에 따라 명칭을 부여받았는데, 최초로 발견된 행성은 b이고 두 번째 발견된 행성은 c를 받는 식이다.[118][12] 트라피스트-1 주변에서 최초로 발견된 행성 셋은 공전 주기가 작은 것부터 차례대로 b, c, d 기호를 받았으며[115] 이후 추가로 발견된 행성들도 같은 규칙에 따라 e, f, g, h 기호를 부여받았다.
3. 항성의 특징
TRAPPIST-1은 분광형 M7.5~8.5[119][115]의 초저온 왜성으로, 태양 반지름의 12%로, 행성 목성보다 약간 크지만, 질량은 태양의 약 9%로 핵융합을 일으키기에 충분하다.[13][115] 질량은 목성의 84배이다. 고해상도 광분광기로 관측한 결과 항성 대기에서 리튬을 찾아내지 못했는데,[120] 이는 TRAPPIST-1이 수소를 융합하면서 리튬을 모두 써 버렸다는 의미로, '어린 갈색왜성'이 아니라 '적색 왜성'임을 뜻한다.[115]
유효온도는 2,511 켈빈이며[96] 나이는 76 ± 22억 년으로 추정된다.[98] 이는 약 46억 년 된 태양계보다 더 오래된 것이다.[15][122] 태양의 유효온도는 5778 켈빈,[14]이다.
케플러 K2 확장 미션에서 79일간 관측한 결과, 항성 표면 흑점들과 0.38일 주기의 간헐적이고 약한 플레어가 발견되었으나, 관측 기간 막판에 강력한 플레어가 1회 관측되었다.[123] 관측된 플레어 활동은 정기적으로 주위를 도는 행성들의 대기를 바꾸어 생명체가 살기에 부적절하게 만들 수 있다.[123]
이 항성은 3.3일에 1회 자전한다.[123][124] TRAPPIST-1의 자전축은 행성들의 자전축과 약간 어긋날 수 있다.
고해상도 스페클 사진 촬영 결과, 이 M8형 항성은 '갈색왜성과 같거나 더 밝은 동반천체'를 거느리지 않음이 밝혀졌다.[125] 주인별이 단독성이기 때문에 주위 행성들의 반지름 값을 정확히 측정하여 그 크기들이 지구 정도임을 증명할 수 있었다.
광도가 낮기 때문에 TRAPPIST-1은 12조 년까지 살 수 있으며[126] 금속함량([Fe/H])은 0.04[96] 또는 태양 금속함량의 109%이다. 광도는 태양의 0.05%로 그 중 대부분은 적외선 스펙트럼에서 나온다. 겉보기 등급은 18.80으로 지구에서 맨눈으로 볼 수 없다.
TRAPPIST-1은 물병자리에 위치하며, 천구 적도에서 남쪽으로 5도 떨어져 있다. 비교적 가까운 별로, 지구로부터 40.66 ± 0.04 광년 떨어져 있으며, 고유 운동이 크고 동반성이 없다.
XMM-뉴턴 위성 및 기타 시설의 측정에 따르면 별은 X-선 및 자외선 복사와 같은 단파장에서 희미한 복사를 방출한다. 감지 가능한 전파 방출은 없다.
TRAPPIST-1은 약 600 가우스의 평균 강도를 가진 강한 자기장을 가지고 있다. 자기장은 높은 채층 활동을 유발하며, 코로나 질량 방출을 가둘 수 있다.
4. 행성계
트라피스트-1 행성계의 공전궤도들은 매우 평평하고 조밀하다. 일곱 행성들은 수성 궤도보다 더 가까운 거리에서 항성을 돌고 있다. b를 빼면 이들은 목성을 도는 갈릴레이 위성들보다 항성으로부터 멀리 떨어져 있으나[131] 목성의 나머지 위성들보다는 항성에 가까이 있다. b와 c의 궤도 사이 거리는 지구와 달 거리의 1.6배에 불과하다. 행성들은 서로의 하늘에 뚜렷하게 나타날 것이며 상황에 따라서 지구 하늘에 나타나는 달보다 몇 배 더 크게 보일 수도 있다.[130] 항성에서 가장 가까운 행성의 1년은 지구 시간으로 1.5일이며 가장 먼 행성의 1년 역시 18.8일에 불과하다.[127][124]
행성들은 서로 매우 가까이 접근하기 때문에 중력적 상호작용이 뚜렷하여 이들의 공전 궤도는 공명 상태에 가깝다. 제일 안쪽 행성이 8회 공전할 동안 두 번째, 세 번째, 네 번째 행성은 각각 5회, 3회, 2회 항성을 돈다.[132] 이들은 서로를 중력적으로 끌어당겨 최소 1분에서 최대 30분에 이르는 통과 타이밍 편차(TTV)를 만드는데, 이 편차는 가장 바깥을 도는 행성을 뺀 나머지 행성들의 질량을 계산할 수 있게 해 준다. 안쪽 6개 행성의 총질량은 대략 트라피스트-1의 0.02%로 목성에 대한 갈릴레이 위성들의 질량비와 비슷한데, 관측을 통해 두 계가 비슷한 탄생 과정을 거쳤을 것임을 추측할 수 있다. 행성들의 밀도는 지구(''ρ''⊕, 5.51 g/cm3)의 최소 0.60 ~ 최대 1.17배로 조성물 대부분이 암석임을 알 수 있다. 주요 휘발성 물질이 행성 조성물에 섞여 있는지는 매우 불확실하다. 다만 f는 밀도()로 보아 얼음층이나 확장된 대기가 존재할 것으로 예측된다.[127]
2017년 8월 31일 천문학자들은 허블 우주망원경을 이용하여 트라피스트-1 행성들에 물로 추정되는 물질이 존재한다는 증거를 최초로 발표했다.[134][135]
2018년 2월 5일 국제 공동 연구를 위해 모인 과학자들은 허블 우주 망원경, 스피처 우주 망원경, ESO의 SPECULOOS 망원경을 이용하여 트라피스트-1 계의 매개변수들을 역대 가장 정확하게 측정, 발표했다.[136] 이들은 7개 행성의 질량값을 매우 작은 오차범위로 수정하여 밀도, 표면 중력, 행성의 조성물을 정확하게 결정할 수 있었다. 행성들의 질량은 대략 지구의 0.3 ~ 1.16배, 밀도는 지구의 0.62배(3.4 g/cm3) ~ 1.02배(5.6 g/cm3) 사이에 걸쳐 있었다. 행성 c와 e의 구성물 대부분은 암석이며, b, d, f, g, h는 물층, 얼음층 또는 두꺼운 대기처럼 휘발성 물질로 이루어진 층을 지니고 있었다. 행성 g도 관측되었으나 자료가 불충분하여 수소 대기층의 존재 여부를 확실히 결정할 수 없었다. 행성 d는 전체 질량 중 약 5%가 액체 물의 바다로 이루어져 있을 가능성이 있다. 반면 지구의 물이 차지하는 질량비는 전체의 0.1%가 되지 않는다. 만약 행성 f와 g에 물의 층이 있다면 얼어 있을 것으로 보인다. 행성 e의 밀도는 지구보다 근소하게 높아 조성물이 암석과 철로 이루어져 있음을 알려준다. b의 대기 중 수증기 압력은 101 ~ 104 바로, 대기모형에 따르면 폭주온실효과 단계를 넘어선 것으로 보인다.[137][138]
4. 1. 행성계 일람
(항성에서 가까운 순서)질량
(M⊕)긴반지름
(AU)공전주기
(일)이심률 궤도경사각
(도)반지름
(M⊕)b 1.374 0.01154 1.510826 0.00622 89.728 1.116 c 1.308 0.01580 2.421937 0.00654 89.778 1.097 d 0.388 0.02227 4.049219 0.00837 89.896 0.770 e 0.692 0.02925 6.101013 0.00510 89.793 0.920 f 1.039 0.03849 9.207540 0.01007 89.740 1.045 g 1.321 0.04683 12.352446 0.00208 89.742 1.129 h 0.326 0.06189 18.772866 0.00567 89.805 0.775
