WASP-33B
1. 개요
WASP-33b는 2010년 슈퍼WASP 프로젝트에 의해 발견된 외계 행성으로, 항성 HD 15082를 1.22일 주기로 공전한다. 2012년 연구를 통해 궤도가 별의 적도면과 크게 어긋나 역행 운동을 하는 것으로 밝혀졌다. WASP-33b는 성층권을 가지며, 대기에서 일산화 타이타늄, 중성 철, 실리콘 등이 검출되었다. 2020년에는 대기에서 강한 바람이 관측되었고, 주간 대기 중 물은 수산화기 라디칼로 해리된다. 또한, 모항성의 높은 자전 속도로 인해 궤도 운동이 일반 상대성 이론의 영향을 받는다.
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2010년 발견한 외계 행성 -
HAT-P-14b
HAT-P-14b는 모성 HAT-P-14를 4.6일 주기로 매우 가까이 공전하는 외계 행성으로, '시시'라는 이름으로도 불리며, 모항성의 자전축에 대해 역행 운동 방식으로 공전하는 것으로 밝혀졌다. -
2010년 발견한 외계 행성 -
HIP 79431 b
HIP 79431 b는 HIP 79431 별을 공전하는 외계 행성으로, 2009년 도플러 분광법을 통해 발견되었으며 낮은 통과 확률을 가진다. -
행성계 -
태양계
태양계는 태양을 중심으로 행성, 위성, 왜행성, 소행성, 혜성 등 다양한 천체들이 중력으로 묶여 있는 항성계로, 약 46억 년 전 분자운의 붕괴로 형성되었으며 지구형 행성, 목성형 행성, 카이퍼 대, 오르트 구름 등을 포함하고 탐사를 통해 구성과 역사가 밝혀지고 있다. -
행성계 -
폴룩스 (항성)
폴룩스는 쌍둥이자리에 있는 밝은 오렌지색 거성으로, 태양 질량의 두 배, 반지름의 아홉 배에 달하며 외계 행성 폴룩스 b를 거느리고 있다. -
외계 행성 -
슈퍼해왕성
슈퍼해왕성은 해왕성보다 크고 지구 질량의 20~80배 범위에 속하며, 가스 행성으로 분류되지 않는 행성을 의미하며, 케플러-101B, HAT-P-11B, K2-33B 등이 대표적이다. -
외계 행성 -
메가지구
메가 지구는 지구 질량의 수 배에 달하는 외계 행성을 지칭하며, 다양한 특성을 보이는 여러 행성들이 메가 지구로 분류된다.
2. 발견
2010년, 슈퍼WASP 프로젝트는 항성 HD 15082를 공전하는 외계 행성의 발견을 발표했다. 이 발견은 1.22일마다 발생하는, 행성이 항성 앞을 지나가는 식을 감지하여 이루어졌다.
3. 궤도
2012년 로시터-맥러플린 효과를 이용한 연구에서 WASP-33b의 궤도가 별의 적도면과 크게 어긋나 있으며, 그 정도가 -107.7°에 달해 역행 운동을 하고 있음이 밝혀졌다. 근성점 노드는 709년 주기로 세차 운동을 한다.
3.1. 궤도의 특징 및 변화
로시터-맥러플린 효과를 이용한 2012년 연구에서 WASP-33b의 궤도가 별의 적도면과 크게 어긋나 있으며, 그 정도가 −107.7°에 달해 역행 운동을 하고 있음이 밝혀졌다. 근성점 노드는 709년 주기로 세차 운동을 한다.
4. 물리적 특징
2015년 6월, 미국 항공 우주국(NASA)은 WASP-33B가 성층권을 가지고 있으며, 대기에는 성층권을 생성하는 일산화 타이타늄이 포함되어 있다고 보고했다. 산화티타늄은 가시광선 및 자외선 방사선을 강하게 흡수하는 몇 안 되는 화합물 중 하나이며, 이는 대기를 가열하고 뜨거운 대기에서 기체 상태로 존재할 수 있다. 이는 이후 8.2m 스바루 망원경에 장착된 고분산 분광기를 통해 얻은 데이터를 사용하여 고해상도 분광 기술로 확인되었다. 2020년에 얻은 더 높은 품질의 데이터로는 다른 관측 설정을 사용하더라도 일산화 타이타늄의 검출을 재현할 수 없었다. 일산화 타이타늄 부피 혼합 비율의 상한값만 1 ppb와 같음을 얻을 수 있었다. 이후 연구에서는 HARPS-N으로는 감지할 수 없는 농도이긴 하지만 WASP-33b 대기에서 일산화 타이타늄의 존재를 재확인했다.
중성 철 과 실리콘 또한 검출되었다.
2020년에는 2차 식(행성이 별에 의해 가려질 때)을 감지하여 행성의 질량과 표면 전체의 온도 프로파일을 측정했다. WASP-33B는 대기에 강한 바람이 불어 금성과 유사하게 가장 뜨거운 지점이 서쪽으로 28.7±7.1도 이동한다. 평균 풍속은 열권에서 8.5+2.1 −1.9 km/s이다. 조명된 쪽 밝기 온도는 3014±60K이고, 밤쪽 밝기 온도는 1605±45K이다.
수소 발머선 흡수에 의해 발생하는 대기 탈출은 상대적으로 적어, 10억 년당 약 1~10 지구 질량에 달한다.
WASP-33b의 주간 대기 중 물은 높은 온도 때문에 대부분 수산화기 라디칼로 해리되며, 이는 행성 방출 스펙트럼에서 나타났으며 태양계 외부 행성에서 처음으로 감지된 수산화기 라디칼이었다.
4.1. 대기
2015년 6월, 미국 항공 우주국(NASA)은 WASP-33B가 성층권을 가지고 있으며, 대기에는 성층권을 생성하는 일산화 타이타늄이 포함되어 있다고 보고했다. 일산화 타이타늄은 가시광선 및 자외선 방사선을 강하게 흡수하는 몇 안 되는 화합물 중 하나이며, 이는 대기를 가열하고 뜨거운 대기에서 기체 상태로 존재할 수 있다. 이는 이후 8.2m 스바루 망원경에 장착된 고분산 분광기를 통해 얻은 데이터를 사용하여 고해상도 분광 기술로 확인되었다. 2020년에 얻은 더 높은 품질의 데이터로는 다른 관측 설정을 사용하더라도 일산화 타이타늄의 검출을 재현할 수 없었다. 일산화 타이타늄 부피 혼합 비율의 상한값만 1 ppb와 같음을 얻을 수 있었다. 이후 연구에서는 HARPS-N으로는 감지할 수 없는 농도이긴 하지만 WASP-33b 대기에서 일산화 타이타늄의 존재를 재확인했다.
중성 철 과 실리콘 또한 검출되었다.
2020년에는 2차 식(행성이 별에 의해 가려질 때)을 감지하여 행성의 질량과 표면 전체의 온도 프로파일을 측정했다. WASP-33B는 대기에 강한 바람이 불어 금성과 유사하게 가장 뜨거운 지점이 서쪽으로 28.7±7.1도 이동한다. 평균 풍속은 열권에서 8.5+2.1 −1.9 km/s이다. 조명된 쪽 밝기 온도는 3014±60K이고, 밤쪽 밝기 온도는 1605±45K이다.
수소 발머선 흡수에 의해 발생하는 대기 탈출은 상대적으로 적어, 10억 년당 약 1~10 지구 질량에 달한다.
WASP-33b의 주간 대기 중 물은 높은 온도 때문에 대부분 수산화기 라디칼로 해리되며, 이는 행성 방출 스펙트럼에서 나타났으며 태양계 외부 행성에서 처음으로 감지된 수산화기 라디칼이었다.
4.1.1. 구성 성분
2015년 6월, 미국 항공 우주국(NASA)은 이 외계 행성이 성층권을 가지고 있으며, 대기에는 성층권을 생성하는 일산화 타이타늄이 포함되어 있다고 보고했다. 일산화 타이타늄은 가시광선 및 자외선 방사선을 강하게 흡수하는 몇 안 되는 화합물 중 하나이며, 이는 대기를 가열하고 뜨거운 대기에서 기체 상태로 존재할 수 있다. 이는 이후 8.2m 스바루 망원경에 장착된 고분산 분광기를 통해 얻은 데이터를 사용하여 고해상도 분광 기술로 확인되었다. 2020년에 얻은 더 높은 품질의 데이터로는 다른 관측 설정을 사용하더라도 일산화 타이타늄의 검출을 재현할 수 없었다. 일산화 타이타늄 부피 혼합 비율의 상한값만 1 ppb와 같음을 얻을 수 있었다. 이후 연구에서는 HARPS-N으로는 감지할 수 없는 농도이긴 하지만 WASP-33b 대기에서 일산화 타이타늄의 존재를 재확인했다.
중성 철 과 실리콘 또한 검출되었다.
2020년에는 2차 식(행성이 별에 의해 가려질 때)을 감지하여 행성의 질량과 표면 전체의 온도 프로파일을 측정했다. WASP-33b는 대기에 강한 바람이 불어 금성과 유사하게 가장 뜨거운 지점이 서쪽으로 28.7±7.1도 이동한다. 평균 풍속은 열권에서 8.5+2.1 −1.9 km/s이다. 조명된 쪽 밝기 온도는 3014±60K이고, 밤쪽 밝기 온도는 1605±45K이다.
수소 발머선 흡수에 의해 발생하는 대기 탈출은 상대적으로 적어, 10억 년당 약 1~10 지구 질량에 달한다.
WASP-33b의 주간 대기 중 물은 높은 온도 때문에 대부분 수산화기 라디칼로 해리되며, 이는 행성 방출 스펙트럼에서 나타났으며 태양계 외부 행성에서 처음으로 감지된 수산화기 라디칼이었다.
4.1.2. 온도
2015년 미국 항공 우주국(NASA)은 이 외계 행성이 성층권을 가지고 있으며, 대기에는 성층권을 생성하는 일산화 타이타늄이 포함되어 있다고 보고했다. 일산화 타이타늄은 가시광선 및 자외선 방사선을 강하게 흡수하는 몇 안 되는 화합물 중 하나이며, 이는 대기를 가열하고 뜨거운 대기에서 기체 상태로 존재할 수 있다. 이는 이후 8.2m 스바루 망원경에 장착된 고분산 분광기를 통해 얻은 데이터를 사용하여 고해상도 분광 기술로 확인되었다. 2020년에 얻은 더 높은 품질의 데이터로는 다른 관측 설정을 사용하더라도 일산화 타이타늄의 검출을 재현할 수 없었다. 일산화 타이타늄 부피 혼합 비율의 상한값만 1 ppb와 같음을 얻을 수 있었다. 이후 연구에서는 HARPS-N으로는 감지할 수 없는 농도이긴 하지만 WASP-33b 대기에서 일산화 타이타늄의 존재를 재확인했다.
중성 철 과 실리콘 또한 검출되었다.
2020년에는 2차 식(행성이 별에 의해 가려질 때)을 감지하여 행성의 질량과 표면 전체의 온도 프로파일을 측정했다. WASP-33B는 대기에 강한 바람이 불어 금성과 유사하게 가장 뜨거운 지점이 서쪽으로 28.7±7.1도 이동한다. 평균 풍속은 열권에서 8.5+2.1 −1.9/s이다. 조명된 쪽 밝기 온도는 3014±60K이고, 밤쪽 밝기 온도는 1605±45K이다.
수소 발머선 흡수에 의해 발생하는 대기 탈출은 상대적으로 적어, 10억 년당 약 1~10 지구 질량에 달한다.
WASP-33b의 주간 대기 중 물은 높은 온도 때문에 대부분 수산화기 라디칼로 해리되며, 이는 행성 방출 스펙트럼에서 나타났으며 태양계 외부 행성에서 처음으로 감지된 수산화기 라디칼이었다.
4.1.3. 바람
2015년 6월, 미국 항공 우주국(NASA)은 WASP-33B가 성층권을 가지고 있으며, 대기에는 성층권을 생성하는 일산화 타이타늄이 포함되어 있다고 보고했다. 일산화 타이타늄은 가시광선 및 자외선 방사선을 강하게 흡수하는 몇 안 되는 화합물 중 하나이며, 이는 대기를 가열하고 뜨거운 대기에서 기체 상태로 존재할 수 있다. 이는 이후 8.2m 스바루 망원경에 장착된 고분산 분광기를 통해 얻은 데이터를 사용하여 고해상도 분광 기술로 확인되었다. 2020년에 얻은 더 높은 품질의 데이터로는 다른 관측 설정을 사용하더라도 일산화 타이타늄의 검출을 재현할 수 없었다. 일산화 타이타늄 부피 혼합 비율의 상한값만 1 ppb와 같음을 얻을 수 있었다. 이후 연구에서는 HARPS-N으로는 감지할 수 없는 농도이긴 하지만 WASP-33b 대기에서 일산화 타이타늄의 존재를 재확인했다.
중성 철 과 실리콘 또한 검출되었다.
2020년에는 2차 식(행성이 별에 의해 가려질 때)을 감지하여 행성의 질량과 표면 전체의 온도 프로파일을 측정했다. WASP-33b는 대기에 강한 바람이 불어 금성과 유사하게 가장 뜨거운 지점이 서쪽으로 28.7±7.1도 이동한다. 평균 풍속은 열권에서 8.5+2.1 −1.9 km/s이다. 조명된 쪽 밝기 온도는 3014±60K이고, 밤쪽 밝기 온도는 1605±45K이다.
수소 발머선 흡수에 의해 발생하는 대기 탈출은 상대적으로 적어, 10억 년당 약 1~10 지구 질량에 달한다.
WASP-33b의 주간 대기 중 물은 높은 온도 때문에 대부분 수산화기 라디칼로 해리되며, 이는 행성 방출 스펙트럼에서 나타났으며 태양계 외부 행성에서 처음으로 감지된 수산화기 라디칼이었다.
5. 비케플러적 운동
모항성 HD 15082의 높은 자전 속도를 고려할 때, WASP-33b의 궤도 운동은 별의 거대한 타원율과 일반 상대성 이론의 효과에 의해 측정 가능한 방식으로 영향을 받을 수 있다.
먼저, 별의 왜곡된 모양은 중력장이 일반적인 뉴턴의 역제곱 법칙에서 벗어나게 한다. 이는 태양에도 적용되며, 수성 궤도의 세차 운동의 일부는 이 효과 때문이다. 그러나 WASP-33b의 경우 9 × 109배 더 클 것으로 추정된다.
다른 효과들 또한 WASP-33b에 더 클 것이다. 특히, 일반 상대성 이론적 관성 틀 끌림에 의한 세차 운동은 수성보다 WASP-33b에서 3 × 105배 더 클 것으로 예상되는데, 수성에서는 아직 관측하기에는 너무 작다. HD 15082의 타원율은 행성 통과 시간의 10년 분석을 통해 1% 정확도로 측정될 수 있다고 주장되어 왔다. 행성의 타원율에 의한 효과는 적어도 한 자릿수 작으며, 행성의 적도와 궤도면 사이의 알려지지 않은 각도에 따라 달라지므로 감지할 수 없을 수도 있다. 관성 틀 끌림의 효과는 그러한 실험으로 측정하기에는 약간 작다.
모항성의 타원율에 의해 발생하는 WASP-33b의 결점 세차 운동은 2021년에 측정되었다. HD 15082의 중력 사중극 모멘트는 6.73×10−5로 밝혀졌다. 비케플러식 세차 운동은 500배 작을 것으로 예상되지만, 아직 감지되지 않았다.
5.1. 모항성의 영향
WASP-33b의 궤도 운동은 모항성 HD 15082의 높은 자전 속도로 인해 별의 거대한 타원율과 일반 상대성 이론의 효과에 의해 측정 가능한 수준으로 영향을 받는다.
별의 왜곡된 모양은 중력장이 뉴턴의 역제곱 법칙에서 벗어나게 한다. 이는 태양에도 적용되며, 수성 궤도의 세차 운동 일부도 이 효과 때문이다. 하지만 WASP-33b의 경우 이 효과가 배 더 클 것으로 추정된다.
일반 상대성 이론적 관성 틀 끌림에 의한 세차 운동은 수성보다 WASP-33b에서 배 더 클 것으로 예상된다. HD 15082의 타원율은 행성 통과 시간의 10년 분석을 통해 1% 정확도로 측정될 수 있다고 알려져 있다.
모항성의 타원율에 의해 발생하는 WASP-33b의 결점 세차 운동은 2021년에 측정되었다. HD 15082의 중력 사중극 모멘트는 6.73×10−5이다. 비케플러식 세차 운동은 500배 작을 것으로 예상되지만, 아직 감지되지 않았다.