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글리제 1214 b

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목차

1. 개요

글리제 1214 b는 지구로부터 약 42광년 떨어진 곳에 있는 외계 행성으로, 2009년 MEarth 프로젝트를 통해 발견되었다. 2022년 국제천문연맹(IAU)의 NameExoWorlds 캠페인을 통해 "에나이포샤"라는 이름이 부여되었다. 지구 반지름의 약 2.74배, 지구 질량의 약 8.17배이며, 밀도와 대기 조성을 통해 다양한 구성 모델이 제시되었다. 대기 연구를 통해 수증기, 헬륨의 존재 가능성이 제기되었으며, 두꺼운 가스 외피를 가지거나, 거대한 바다로 덮인 해양 행성일 가능성도 있다. 표면 온도는 120~282°C로 추정된다.

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글리제 1214 b
명칭
정식 명칭GJ 1214 b / Enaiposha (에나이포샤)
다른 이름글리제 1214 b
발견
발견자데이비드 샤르보노 외
발견 장소프레드 로렌스 위플 천문대
발견 날짜2009년 12월 16일
발견 방법트랜싯 (MEarth 프로젝트)
궤도 특성
궤도항성 주위 궤도
궤도 긴반지름0.01490 ± 0.00026 천문단위(AU)
이심률0.063 미만
공전 주기1.580404571 ± 0.000000042 일
궤도 경사88.7 ± 0.1 도
반진폭14.36 ± 0.53 m/s
모항성오르카리아/GJ 1214
물리적 특성
평균 반지름2.742+0.050/-0.053 지구 반지름
질량8.17 ± 0.43 지구 질량
평균 밀도2.20+0.17/-0.16 g/cm3
표면 중력10.65+0.71/-0.67 m/s2(1.09 g)
탈출 속도19.31+0.53/-0.54 km/s
알베도 (본드)0.51 ± 0.06
표면 온도 (낮)553 ± 9 켈빈(°C, °F)
표면 온도 (밤)437 ± 19 켈빈(°C, °F)
이미지
에나이포샤 크기 비교
에나이포샤와 지구(왼쪽), 해왕성(오른쪽)의 크기 비교. 에나이포샤의 실제 색깔은 아직 알려지지 않음.

2. 명칭

2022년 8월, 글리제 1214 b와 이 행성이 공전하는 별은 국제천문연맹(IAU)의 세 번째 NameExoWorlds 프로젝트에서 이름을 붙일 20개의 시스템에 포함되었다.[2] 2023년 6월, 케냐 팀이 제안하여 승인된 이름이 발표되었다. 글리제 1214 b는 에나이포샤(Enaiposha)로, 이 행성을 공전하는 별은 오르카리아(Orkaria)로 명명되었는데, 이는 행성의 가능성 있는 구성과 별의 색깔을 암시하는, 큰 물줄기와 붉은 황토를 뜻하는 마아어 단어에서 유래되었다.

에나이포샤는 마사이가 호수나 바다 등 큰 물의 덩어리를 나타내는 말로, 대량의 물의 거친 면에 대한 외경심도 나타낸다. 오르카리아는 케냐・탄자니아의 원주민 마사이의 젊은 전사가 의식 때 바르는 붉은 흙으로, GJ 1214의 색을 암시한다.

3. 발견

MEarth 프로젝트는 글리제 1214 b가 모항성 GJ 1214 앞을 통과할 때 발생하는 미세한 밝기 변화를 감지하여 발견했다. 2009년 초, MEarth 프로젝트의 천문학자들은 GJ 1214의 밝기가 주기적으로 어두워지는 것을 확인했다. 이후 유럽 남방 천문대(ESO)의 라 실라 천문대에 있는 망원경과 고정밀 시선 속도 행성 탐색기(HARPS)를 사용하여 행성의 존재를 확증했다. 추가 관측을 통해 GJ 1214가 약 1.58일 주기로 밝기가 약 1.5% 어두워진다는 것이 밝혀졌다. 이후, 학술지 네이처에 해당 발견 논문이 발표되었다.

4. 물리적 특징

글리제 1214 b의 반지름은 지구에서 이 행성이 항성 앞을 통과할 때 줄어드는 빛의 양으로, 질량은 항성 스펙트럼선의 도플러 효과로 인한 미세한 변화를 통해 추정할 수 있다. 이를 통해 계산된 밀도는 행성의 구성과 구조에 대한 중요한 정보를 제공한다.

행성의 평형 온도는 393~555K(섭씨 120~282도)로 추정되며, 이는 2009년까지 발견된 외계 행성 중 낮은 편에 속한다. 온도는 행성의 반사율에 따라 달라지는데, 반사율이 0이면 555K, 금성과 비슷한 0.75이면 393K이다.

질량과 반지름으로 볼 때, 글리제 1214 b는 물(~75%)과 암석(~25%)으로 구성된 해양 행성일 가능성이 크다. 행성 질량의 약 0.005%는 수소와 헬륨 대기가 차지하며, 일부 물은 높은 압력으로 인해 얼음 VII 형태로 존재할 수 있다.

이 행성은 MEarth 프로젝트에서 리치-크레티앙식 망원경과 일반 카메라를 이용해 발견되었다.[7]

4. 1. 질량, 반지름, 온도

글리제 1214 b의 반지름은 지상에서 관측했을 때 이 행성이 주성 앞을 가로지르는 현상(트랜싯)이 나타날 때 감소하는 빛의 양으로 추론할 수 있으며, 지구 반지름의 약 2.742배이다. 행성의 질량은 도플러 효과로 인한 별 스펙트럼 선의 작은 이동을 통해 측정된 주성의 시선 속도에 대한 정밀한 관측으로 추론할 수 있으며, 지구 질량의 약 8.17배이다. 행성의 질량과 반지름을 통해 밀도를 계산할 수 있다. 이론적 모델과 비교하면 밀도는 행성의 구성과 구조에 대한 제한적이지만 매우 유용한 정보를 제공한다.

글리제 1214 b의 평형 온도는 행성의 반사율(알베도)에 따라 대략 393,000~555,000 범위(섭씨 120~282도)에 있는 것으로 추정된다. 이는 2011년 케플러 우주 망원경에 의해 Kepler-16b가 발견되기 전까지 알려진 통과 행성들 중 가장 낮은 온도였다.

4. 2. 대기

의 모항성은 비교적 작기 때문에 행성이 통과할 때 분광 관측을 수행할 수 있다. 2010년 연구에서는 750~1000nm 파장 범위에서 특별한 스펙트럼 특징이 거의 나타나지 않았다. 초기에는 두꺼운 수소 대기가 존재하지 않을 가능성이 제기되었으나, 이후 수증기 대기 존재 가능성이 제시되었다.[3] 행성계의 나이를 고려할 때, 초기 대기가 상당 부분 손실되었을 가능성이 있다.[9] 2022년 연구에서는 대기에서 헬륨이 잠정적으로 감지되었다.[5]

4. 3. 구성 가능성

행성 모델에 따르면, 글리제 1214 b는 행성 질량의 약 5%를 차지하는 비교적 두꺼운 가스 외피를 가지고 있을 수 있다.[9][10] 행성의 형성 및 진화 과정에 따라 다양한 구성 성분을 가정하여 구조를 추론할 수 있다. 글리제 1214 b는 암석형 행성에 탈가스작용으로 생성된 수소 풍부한 대기를 가졌거나, 미니 해왕성 또는 해양 행성일 수 있다.[11] 만약 해양 행성이라면, 목성의 갈릴레이 위성 중 하나인 유로파보다 더 크고 뜨거운 행성으로 생각할 수 있다.

글리제 1214 b가 내부가 주로 물 핵으로 구성되어 있고 그 주위를 더 많은 물이 둘러싸고 있는 해양 행성이라고 가정한다면, 전체 질량의 비율은 약 25%의 암석과 75%의 물로, 수소와 헬륨과 같은 가스의 두꺼운 외피()로 덮여 있을 것이다.[9][10] 물 행성은 안쪽으로의 행성 이동의 결과일 수 있으며, 성간의 얼음이 풍부한 물질로부터 형성된 원시 행성에서 기원했을 수 있지만, H/He 성운 가스를 다량으로 흡수할 만큼 충분한 질량을 얻지 못했을 수 있다. 깊이에 따른 다양한 압력 때문에, 물 행성의 모델은 물의 "증기, 액체, 초유체, 고압 얼음, 플라즈마 상태"를 포함한다. 고체 상태의 물 중 일부는 얼음 VII 형태일 수 있다.[10]

5. 특징

어머니 항성으로부터 받은 열을 어느 정도 우주 공간으로 되돌리느냐에 따라 차이는 있겠지만, 글리제 1214 b의 표면 온도는 대략 393,000 ~ 555,000 (섭씨 120 ~ 282도) 영역 사이에 있으리라 추측하고 있다. 이는 트랜싯법으로 발견된 외계 행성들 중 가장 낮은 온도이다.[9][10]

이 행성에 물이 존재한다는 직접적 증거가 아직 발견되지 않았지만, 데이터를 만족하는 반지름과 질량값으로부터 b는 질량의 약 4분의 3이 물과 얼음이며, 나머지는 암석으로 이루어져 있는 바다 행성일 가능성이 있다.[11] 행성 질량의 약 0.05퍼센트에 해당하는 수소와 헬륨 대기가 표면을 둘러싸고 있을 가능성이 있다.[9][10] 가설이 맞다면 충분한 대기압 때문에 액체 상태의 물이 행성 전체에 가득할 것이며, 물 중 일정량은 얼음 VII의 형태로 존재할 것이다.[10] b에 대기가 있는지 여부는 확실하지 않으나, 실제 대기가 있다면 항성과 떨어진 거리로 볼 때 우주 관측 기구(예: 허블 우주 망원경)를 통해 존재 여부를 밝힐 수 있을 것이다.[10]

또한 b의 날씨를 예상할 수 있는데, 항상 구름이 낀 날씨다.[12]

행성계의 나이로 볼 때 b는 탄생 후 상당량의 대기를 잃어버린 것으로 분석된다.[9]



GJ 1214b 크기비교


글리제 1214 b의 반지름은 지상에서 관측했을 때 행성이 주성 앞을 가로지를 때 보이는 빛의 감소량으로부터 추론할 수 있으며, 이다. 행성의 질량은 도플러 효과로 인한 별 스펙트럼 선의 작은 이동을 통해 측정된, 주성의 시선 속도에 대한 민감한 관측을 통해 추론할 수 있으며, 이다.

참조

[1] 웹사이트 10 real planets that are stranger than science fiction http://www.iflscienc[...] 2015-06-03
[2] 웹사이트 List of ExoWorlds 2022 https://www.nameexow[...] IAU 2022-08-08
[3] 논문 A ground-based transmission spectrum of the super-Earth exoplanet GJ 1214 b 2010
[4] 논문 Nondetection of helium in the upper atmospheres of three sub-Neptune exoplanets
[5] 논문 A tentative detection of He I in the atmosphere of GJ 1214 b
[6] 웹사이트 10 Real Planets That Are Stranger Than Science Fiction http://www.iflscienc[...] 2017-04-25
[7] 웹사이트 MEarth: looking for transiting, habitable super-Earths around small stars http://www.cfa.harva[...] 2009-12-16
[8] 뉴스 New Type of Alien Planet Is a Steamy 'Waterworld' http://www.space.com[...] SPACE.COM 2012-02-21
[9] 저널 http://www.nature.co[...] 2009-12-15
[10] 웹인용 http://www.cfa.harva[...] 2009-12-16
[11] 저널 http://www.iop.org/E[...] 2009-12-21
[12] 웹인용 http://nownews.seoul[...] 2018-12-30


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