글리제 876 d

3. 공전 궤도와 질량

글리제 876 d는 항성으로부터 고작 0.0208 천문단위(약 311만 킬로미터) 떨어진 매우 가까운 거리를 공전하고 있다.^[10] 이 정도 거리에서는 조석 상호작용으로 인해 궤도가 원형이 되어야 하지만, 실제로는 0.207의 이심률을 가진 타원 궤도를 돌고 있다.

시선 속도법으로 발견된 외계 행성의 질량은 하한값만 알 수 있다는 한계가 있다. 이는 측정된 질량이 궤도 경사각에 영향을 받기 때문인데, 이 값은 보통 알려져 있지 않다. 글리제 876 d의 최소 질량은 지구 질량의 5.88배이다. 그러나 글리제 876 b와 c는 공명 상태에 있어, 행성 간 중력 상호작용을 이용한 모델을 통해 궤도 경사각을 추정할 수 있다. 이 모델에 따르면 글리제 876 d가 다른 행성들과 같은 평면에서 공전한다고 가정할 때, 실제 질량은 지구 질량의 6.83배이다. 측정천문학적 관측에 따르면 b의 경사각은 약 84도이며,^[12] 이를 바탕으로 글리제 876 d의 질량을 추정할 수도 있다.

낮은 질량 때문에 글리제 876 d는 지구형 행성일 가능성이 제기되기도 한다. 이러한 거대 지구형 행성은 가스 행성의 안쪽 이동으로 인해 별 쪽으로 밀려난 물질로부터 형성될 수 있다.

3. 1. 조석 가열

4. 물리적 특징

글리제 876 d는 어머니 항성인 글리제 876에 미치는 중력 효과를 통해 간접적으로 발견되었기 때문에 반지름, 화학 조성, 유효 온도 등은 아직 밝혀지지 않았다. 금성과 비슷한 반사율(0.8)을 가정하면 표면 온도는 약 430 ~ 650 켈빈으로 예상된다.^[9] 평형 온도는 약 614,000로 추정된다.^[1]

질량이 작기 때문에 암석 행성일 가능성이 있으며, 밀도는 약 8,000 kg/m³, 표면 중력은 지구의 2.5배 수준, 반지름은 지구보다 73% 더 클 것으로 예상된다.^[9]

시선 속도로 측정한 외계 행성의 질량은 최소 질량만 알 수 있다는 문제점이 있다. 이는 측정된 질량 값이 궤도 경사각에 따라 달라지기 때문이다. 그러나 글리제 876의 경우, 공명하는 외행성들 간의 중력 상호 작용을 포함하는 모델을 통해 궤도 경사각을 결정할 수 있었다. 이를 통해 외행성들이 하늘 평면에 대해 약 59°의 경사각으로 거의 공면임을 알 수 있다. 글리제 876 d가 다른 행성들과 같은 평면에서 공전한다고 가정하면, 행성의 실제 질량은 지구 질량의 6.83배인 것으로 밝혀졌다.

이 행성은 질량이 작다는 점이 특이하다. 지금까지 발견된 외계 행성의 대부분은 목성 정도의 질량이었고, 가장 작은 것도 천왕성 (지구의 14배) 정도였다. 그러나 글리제 876 d는 최소 질량이 지구 질량의 6배 정도이며, 주성분이 거의 암석으로 구성될 것으로 추정되어 최초의 태양계 외 지구형 행성 발견 사례로 주목받았다.

하지만, 핫 쥬피터처럼 중심별에 매우 가까운 거리를 불과 2일도 안 되는 짧은 주기로 공전하기 때문에, 표면 온도는 수백 °C에 달할 것으로 보이며, 고온으로 인해 생명체가 존재할 가능성은 낮다.

동시에 중심별의 강력한 조석력에 의해 지구의 달처럼 자전과 공전의 주기가 공명하여 일치하고 있을 가능성이 있다 (자전과 공전의 동기 참조).

2006년에는 태양 근처의 항성에 많은 거대 지구형 행성이 존재할 수 있다는 연구 결과도 발표되었으며,^[8] 더 낮은 질량의 행성 발견을 위해 관측이 계속되고 있다. 글리제 876 d보다 질량이 작은 외계 행성으로는 2010년 중력 렌즈 관측으로 발견된 OGLE-2005-BLG-390Lb, 트랜짓법·시선 속도법으로 관측된 CoRoT-7b 등이 있다. 태양계의 지구형 행성과 비교해도 질량이 크기 때문에, 이러한 유형의 행성은 "거대 지구형 행성 (슈퍼 지구)"이라고 불린다.

4. 1. 형성 가설

• 가스 행성 이동설: 글리제 876 항성 쪽으로 가스 행성이 이동하는 과정에서 함께 끌려온 물질들이 뭉쳐 암석 행성이 형성되었다는 가설이다.^[15]
• 휘발성 물질 손실설: 글리제 876 d는 지금보다 먼 곳에서 가스 행성 형태로 태어난 뒤 다른 가스 행성들처럼 항성으로 끌려왔다는 가설이다.^[16]

4. 1. 1. 가스 행성 이동설

4. 1. 2. 휘발성 물질 손실설

5. 추가적인 관측의 필요성

두 가지 형성 가설 중 어느 것이 옳은지 확인하기 위해서는 행성의 반지름과 화학 조성에 대한 더 자세한 정보가 필요하다. 아쉽게도 글리제 876 d는 항성 표면을 통과하지 않는 것으로 보여,^[9] 현재의 관측 기술로는 추가 정보를 얻기 어렵다.

참조

_[1] 웹사이트 Archived copy http://www.hpcf.upr.[...] 2016-08-04
_[2] 웹사이트 How Old is the Sun? http://www.universet[...] Universe Today 2008-09-16
_[3] 웹사이트 Temperature of the Sun http://www.universet[...] Universe Today 2008-09-15
_[4] 논문 The Lick-Carnegie Exoplanet Survey: A Uranus-mass Fourth Planet for GJ 876 in an Extrasolar Laplace Configuration https://iopscience.i[...]
_[5] 간행물 The HARPS search for southern extra-solar planets XIX. Characterization and dynamics of the GJ?876 planetary system http://ads.nao.ac.jp[...]
_[6] 웹사이트 BD-15 6290 -- Variable of BY Dra type https://simbad.u-str[...] 2016-07-07
_[7] Arxiv A ''SPITZER'' SEARCH FOR TRANSITS OF RADIAL VELOCITY DETECTED SUPER-EARTHS 2014-01-05
_[8] 뉴스 巨大な地球型惑星、太陽近辺に多数存在か https://www.astroart[...] AstroArts 2006-06-19
_[9] 저널 A ~7.5 M_⊕ Planet Orbiting the Nearby Star, GJ 876 http://www.journals.[...]
_[10] 저널 Catalog of Nearby Exoplanets http://www.journals.[...]
_[11] 저널 A ~7.5 M_⊕ Planet Orbiting the Nearby Star, GJ 876 http://cdsads.u-stra[...]
_[12] 저널 Dynamical Models of the Resonant Pair of Planets Orbiting the Star GJ 876 http://adsabs.harvar[...]
_[13] 저널 Tidal Heating of Extra-Solar Planets
_[14] 문서
_[15] 저널 Oligarchic and giant impact growth of terrestrial planets in the presence of gas giant planet migration http://cdsads.u-stra[...]
_[16] 저널 The impact of nonthermal loss processes on planet masses from Neptunes to Jupiters http://www.cosis.net[...]
_[17] 저널 Origin and Ubiquity of Short-Period Earth-like Planets: Evidence for the Sequential Accretion Theory of Planet Formation http://cdsads.u-stra[...]