뜨거운 해왕성

2. 특징

뜨거운 해왕성은 모항성인 별에 매우 근접해 있어, 멀리 떨어진 곳에서 관측할 때 더 큰 궤도를 가진 같은 질량의 행성보다 별을 통과할 가능성과 빈도가 훨씬 높다. 이는 통과 기반 관측 방법으로 발견될 가능성을 높인다.

글리제 436 b(아워할리)와 HAT-P-11b는 통과하는 뜨거운 해왕성이다. 글리제 436 b는 2007년에 확실하게 발견된 최초의 뜨거운 해왕성이다. 2004년에 발견된 외계 행성 뮤 아라에 c(둘시네아)도 뜨거운 해왕성일 수 있지만, 아직 확실하게 결정되지 않았다. 케플러-56b는 또 다른 예시로, 해왕성보다 약간 더 큰 질량을 가지며 수성이 태양을 공전하는 것보다 더 가까운 0.1 AU에서 별을 공전한다.^[2]

뜨거운 해왕성이 어떻게 형성될 수 있는지에 대한 최초의 이론적 연구는 2004년에 수행되었다. 이 행성들이 엑스 시투(ex situ), 즉 성장하면서 현재 위치로 이동하여 형성되었다면, 다량의 냉동 휘발성 물질과 비정질 얼음을 포함할 수 있다. 반면 인 시투(in situ)에서 형성되었다면, 무거운 원소는 전적으로 내화 물질로 이루어져야 한다. 그러나 형성 방식에 관계없이 뜨거운 해왕성은 대부분의 부피를 차지하는 수소와 헬륨을 포함하여 상당한 비율(질량 기준)의 가스를 포함해야 한다.

형성 과정에 대해서는 여러 가설이 있으며, 현재도 연구가 계속되고 있다. 크게 원시 행성계 원반의 먼 곳에서 형성된 후 원반 안쪽으로 이동하여 주성 근처까지 도달했다는 가설과, 현재의 주성 부근 궤도에서 형성되었다는 가설로 나뉜다. 행성의 성질은 어느 형성 과정을 거쳤는지에 따라 달라질 것으로 예상된다. 저온의 먼 곳에서 형성된 후 이동해 온 경우, 행성은 얼음이나 기타 휘발성 물질을 많이 포함할 것으로 예상된다. 반면 그 자리에서 형성된 경우, 온도가 높기 때문에 행성의 주요 성분은 난휘발성 물질일 것으로 예상된다. 다만 어느 형성 과정이었든, 뜨거운 해왕성은 질량 대부분이 수소와 헬륨을 주체로 한 가스로 채워져 있다.

2. 1. 초고온 해왕성