게자리 55 b
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1. 개요
게자리 55 b는 게자리 55 항성을 공전하는 외계 행성으로, 1996년에 발견되었다. 시선 속도 변화를 통해 발견되었으며, 질량은 목성의 약 78%이다. 궤도는 항성에 가깝게 붙어 있으며, 궤도 경사각은 약 85°로, 질량은 목성의 약 80%로 추정된다. 가스 행성으로, 상층 대기에서 수소가 발견되었으며, 대기 통과 현상을 통해 태양열에 의해 서서히 증발하는 것이 관측되었다. 2015년 국제천문연맹의 명칭 공모를 통해 갈릴레오라는 이름을 얻었다.
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| 게자리 55 b | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 명칭 | 55 Cancri b / 갈릴레오 |
| 별자리 | 게자리 |
| 분류 | 태양계외 행성, 뜨거운 목성 |
| 다른 이름 | 게자리 55번별 Ab 게자리 Rho¹ 별 b 갈릴레오 (Galileo) 코페르니쿠스 b (Copernicus b) HD 75732 b 글리제 324 Ab HIP 43587 b HR 3522 b SAO 80478 b BD+28 1660 b IRAS 08496+2831 b LHS 2062 b TYC 1949-02012-1 b 2MASS J08523579+2819509 b WDS J08526+2820 A b WISE J085235.41+281948.5 b |
| 항성 정보 | |
| 항성 | 55 Cancri A |
| 형태 | G8 V |
| 발견 정보 | |
| 발견자 | Butler, Marcy |
| 발견 장소 | 캘리포니아, 미국 |
| 발견일 | 1996년 4월 12일 |
| 발견 방법 | 시선 속도 |
| 궤도 정보 | |
| 궤도 장반경 | 0.115 ± 0.0000011 AU |
| 궤도 이심률 | 0.014 ± 0.008 |
| 공전 주기 | 14.65162 ± 0.0007 일 (0.04011325 년) |
| 궤도 경사 | ~85° |
| 근점점 인자 | 131.94 ± 30° |
| 반진폭 | 71.32 ± 0.41 |
| 근일점 통과 시각 | JD 2,450,002.94749 ± 1.2 |
| 위치 정보 | |
| 기준 좌표계 | J2000.0 |
| 거리 | 41.0 광년 (12.6 pc) |
| 물리적 특징 | |
| 질량 | 0.824 ± 0.007 Mj |
| 기타 정보 | |
| 명명 | 갈릴레오 |
2. 발견
게자리 55 b는 항성 게자리 55에 비교적 가까운 거리를 돌고 있지만, 초기에 발견된 다른 뜨거운 목성인 페가수스자리 51 b만큼 극단적으로 가깝지는 않다. 공전 주기는 약 14.65일이며[12], 이 때문에 한때 바로 바깥 궤도를 도는 행성 게자리 55 c와 1:3의 평균운동 궤도 공명 관계에 있을 것으로 추정되었다. 하지만 이후 정밀한 뉴턴 역학 시뮬레이션 결과, 두 행성의 공전 주기가 이 비율에 가깝기는 하지만 실제로는 안정적인 궤도 공명 상태에 있지 않다는 것이 밝혀졌다.[12][1]
대부분의 외계 행성처럼, 게자리 55 b는 행성이 자신의 중력으로 항성인 게자리 55 A를 미세하게 끌어당겨 흔드는 효과를 관측하여 발견되었다. 구체적으로는 항성 스펙트럼의 도플러 효과를 정밀하게 측정하여 약 15일 주기로 시선 속도가 변하는 것을 확인한 것이다.[13][9]
이 행성은 1996년 제프리 마시와 R. 폴 버틀러에 의해 발견되었으며, 이는 펄서 행성을 제외하고는 네 번째로 발견된 외계 행성이었다. 발견 사실은 같은 해에 발표된 목동자리 타우 b와 안드로메다자리 웁실론 b와 함께 공개되었다.[13][9]
분석 결과, 게자리 55 b의 질량은 최소 목성 질량의 약 78% (0.8배)에 해당했다.[13][9] 그러나 이 행성의 효과를 제외하고도 항성의 시선 속도에는 여전히 설명되지 않는 변화가 남아있었다. 이는 추가적인 행성의 존재 가능성을 시사했으며, 결국 2002년에 더 바깥쪽 궤도를 도는 행성 게자리 55 d가 발견되는 계기가 되었다. 이후 계속된 연구를 통해 현재 게자리 55 항성계에는 b, c, d, e, f까지 총 5개의 행성이 존재하는 것으로 확인되었다.[13]
3. 궤도 및 질량
행성의 질량과 궤도경사각은 발견 방법에 따라 추정치가 달라져 왔으며, 이에 대한 자세한 내용은 하위 문단에서 설명한다.
3. 1. 궤도 경사각 및 질량
게자리 55 b를 발견할 때 사용한 시선 속도법의 단점은 오로지 해당 천체의 최소 질량만을 알 수 있다는 점이다. 초기 허블 우주 망원경을 이용한 측성학적 측정에서는 게자리 55 b의 궤도경사각이 천구면에 대해 약 53도 기울어져 있는 것으로 관측되었다.[14] 만약 게자리 55 행성계의 모든 행성이 동일한 공전면 위에 있다고 가정할 경우, 이 값을 토대로 계산한 b의 실제 질량은 목성 질량의 약 1.03배로 추정되었다.[12]
그러나 2012년에 게자리 55 b의 상층 대기가 항성 앞을 지나가는 현상(통과)이 관측되면서 새로운 정보가 밝혀졌다. 이 관측 결과에 따르면, b의 궤도 경사각은 약 85도로 측정되었으며, 이는 같은 항성계의 행성인 게자리 55 e와 거의 같은 공전면 상에 있음을 시사한다.[2] 이 개선된 경사각 측정값을 바탕으로 게자리 55 b의 질량은 목성의 약 0.85배[2] (또는 80%)로 새롭게 추정되었다. 이 관측은 행성의 질량을 이전보다 더 정확하게 파악하는 데 기여했지만, 경사각이 임계 경사각에 가까워 행성의 반지름까지 정확히 측정하는 데는 한계가 있었다.[2]
한편, 게자리 55 b는 항성에 비교적 가까운 거리를 돌고 있으며, 공전 주기는 약 14.65일이다. 이는 한때 바로 바깥 궤도를 도는 게자리 55 c와 1:3의 평균운동 공명 관계에 있을 가능성이 제기되기도 했으나, 이후 정밀한 계산을 통해 두 행성의 공전 주기가 해당 비율에 가깝기는 하지만 실제로는 안정적인 공명 상태에 있지 않다는 것이 확인되었다.[12][1]
4. 특징
게자리 55 b는 질량이 크기 때문에 고체 표면이 없는 가스 행성으로 여겨진다.[15] 행성의 대기가 항성 앞을 지나는 대기 통과 현상이 관측되었으며,[2] 이를 통해 상층 대기에 수소가 존재한다는 사실이 밝혀졌다.[2] 이 행성의 대기 조성이나 자연 위성 존재 가능성에 대한 자세한 내용은 하위 문단에서 다룬다.
4. 1. 대기 조성
b는 질량이 크기 때문에 고체 표면이 없는 가스 행성으로 보인다.[15] 대기 통과 현상 관측을 통해 상층 대기에서 수소가 발견되었다.[2]b는 간접적인 방법을 통해 관측되었으며, 대기 통과 현상도 매우 접선 방향으로 일어나기 때문에 반지름, 밀도, 유효 온도 등의 자세한 물리적 특성은 아직 정확히 알 수 없다.[15][10] 만약 b의 조성 물질이 목성의 그것과 비슷하고 환경이 화학적 평형 상태에 있다고 가정한다면, 상층부 대기는 구름이 없고 알칼리 금속의 흡수선이 강하게 나타나는 스펙트럼을 가질 것으로 예측된다.[15][10]
대기 통과 현상은 이 행성의 대기가 모항성의 열에 의해 서서히 증발하고 있음을 보여준다. 증발 속도는 이전에 연구된 다른 뜨거운 목성형 행성들보다는 느리다.[4]
이 행성에는 큰 자연 위성은 없을 것으로 보인다. 행성의 강한 조석력 때문에 위성이 안정적인 궤도를 유지하기 어렵고, 설령 있었다 하더라도 항성계의 나이에 비해 짧은 시간 안에 궤도를 이탈하거나 파괴되었을 것이기 때문이다.[16][11]
4. 2. 위성 존재 가능성
이 행성에는 커다란 자연 위성은 없을 것으로 보인다.[16][11] 이는 행성의 강한 조석력이 위성이 안정적으로 공전하는 것을 방해하기 때문이다. 만약 위성이 존재했더라도, 항성계의 나이에 비해 상대적으로 짧은 기간 안에 궤도를 이탈하거나 행성의 조석력 때문에 파괴되었을 것으로 추정된다.[16][11]5. 명칭
2015년 국제천문연맹(IAU)은 외계 행성계의 이름을 공모하고 투표하는 행사를 진행했으며, 게자리 55 항성계도 이 대상에 포함되었다. 2015년 12월 15일, IAU는 네덜란드의 아마추어 천문가 단체 연맹이 제안한 이름들이 최종 선정되었다고 발표했다.
- 주성: '''코페르니쿠스'''(Copernicus) - 폴란드의 천문학자 '''니콜라우스 코페르니쿠스'''의 이름에서 따왔다.
- * b: '''갈릴레오'''(Galileo) - 이탈리아의 천문학자 '''갈릴레오 갈릴레이'''의 이름에서 따왔다.
- * c: '''브라헤'''(Brahe) - 덴마크의 천문학자 '''티코 브라헤'''의 이름에서 따왔다.
- * d: '''리퍼헤이'''(Lipperhey) - 네덜란드의 렌즈 제작자이자 실용적인 망원경 발명가 중 한 명으로 알려진 '''한스 리페르헤이'''의 이름에서 따왔다.
- * e: '''얀센'''(Janssen) - 네덜란드의 안경 제작자이자 현미경과 망원경 발명가 중 한 명으로 알려진 '''자카리아스 얀센'''의 이름에서 따왔다.
- * f: '''해리엇'''(Harriot) - 영국의 수학자이자 처음으로 망원경을 이용해 달 표면을 관측하고 그림을 남긴 것으로 알려진 '''토머스 해리엇'''의 이름에서 따왔다.
참조
[1]
논문
Five Planets Orbiting 55 Cancri
2008-03
[2]
논문
Hint of a transiting extended atmosphere on 55 Cancri b
2012-11-01
[3]
문서
D. Dragomir, 2012-08-27, referred to in Ehrenreich
[4]
웹사이트
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논문
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