쌍성주위 행성

3. 발견

외계 행성 탐사 초기에는 태양과 같은 단독성만이 행성을 거느릴 수 있다고 여겨졌지만, 고니자리 16과 같은 쌍성계에서도 행성이 발견되면서 이러한 믿음은 깨졌다. 1993년 PSR B1620-26 b가 발견되면서 쌍성주위 행성의 존재가 처음으로 확인되었다.^[2] 이 행성은 펄사와 백색 왜성으로 이루어진 쌍성계를 공전한다.^[95]

2005년에는 주계열성 주위를 도는 최초의 쌍성주위 행성인 HD 202206 c가 발견되었다. 이 행성은 태양과 유사한 별과 갈색 왜성으로 구성된 계를 공전한다.

케플러 우주 망원경은 케플러-16b를 비롯한 여러 쌍성주위 행성을 발견하여 이 분야 연구에 크게 기여했다.^[5][6] 2012년에는 플래닛 헌터스 프로젝트 자원봉사자들이 4중성계 내 쌍성주위 행성 PH1b를 발견했다.^[7]

2015년에는 공전 주기가 240.5일인 케플러-453b가 발견되었고, 2016년에는 케플러-1647b가 발견되었는데, 이 행성은 목성과 비슷한 크기의 가스 행성이며, 현재까지 발견된 쌍성주위 행성 중 가장 긴 공전 주기(1107일)를 가지고 있다.

3. 1. 확인된 행성

3. 2. 기타 관측

4. 항성계 특징

케플러 우주 망원경의 관측 결과에 따르면 쌍성주위 행성계는 비교적 흔하다. 2013년 10월 기준으로 케플러 우주 망원경은 탐색한 약 1000개의 식쌍성 중 7개의 행성을 발견했다.

쌍성주위 행성이 존재할 수 있는 다양한 항성 구성이 있는데, 주성의 질량은 0.69~1.53 태양 질량(Kepler-16 A 및 PH1 Aa)이며, 별 질량비는 1.03~3.76(Kepler-34 및 PH1), 쌍성 궤도 이심률은 0.023~0.521(Kepler-47 및 케플러 34)이다. 행성 궤도 이심률 분포는 거의 원형인 e=0.007에서 상당한 e=0.182까지이다 (Kepler-16 및 케플러 34). 쌍성과 궤도 공명은 발견되지 않았다.

쌍성주위 행성이 처음으로 발견된 쌍성계는 밀리초 펄서와 백색 왜성으로 구성된 PSR B1620-26계로, 구상 성단 M4에 속해 있다. 1993년에 처음으로 이 쌍성을 공전하는 세 번째 천체가 보고되었고, 5년간의 관측으로 그 정체가 행성임이 밝혀졌다. 2003년에는 이 행성이 목성의 2.5배의 질량을 가지며, 궤도 긴반지름 23 au의 원에 가까운 궤도를 따라 공전하고 있다는 연구가 발표되었다.

2008년에는 처녀자리 HW별로 불리는 B형 준왜성과 적색 왜성으로 이루어진 식쌍성 주위에 여러 개의 행성이 존재한다고 보고되었다. 안쪽 행성은 최소 질량이 목성의 8.47배, 바깥쪽 행성은 19.23배이며, 공전 주기는 각각 9년과 16년이다. 질량을 기준으로 한 정의에 따르면 바깥쪽 천체는 갈색 왜성으로 분류되지만, 발견팀은 궤도의 성질에 기반하여 이 천체가 행성과 마찬가지로 원시 행성계 원반에서 형성되었을 가능성을 주장하고 있다. 이 행성들은 원래 더 질량이 작은 천체였지만, 쌍성의 주성이 적색 거성이 되어 질량을 방출했을 때 질량이 더해졌다고 생각된다.

1999년, 근접한 쌍성계인 MACHO-1997-BLG-41 주위에 중력 마이크로렌즈 방법을 이용하여 행성을 발견했다고 보고되었으나^[55], 이 보고는 철회되었다^[56].

용자리 CM 별은, 여러 차례에 걸쳐 외계 행성 탐사의 대상이 되었으나, 행성의 실증에는 이르지 못했다. 다만 쌍성의 궤도는 궤도 이심률이 완전히 0이 아니기 때문에, 바깥쪽에 쌍성의 궤도를 타원화하는 듯한 거대 행성이나 갈색 왜성이 존재할 가능성이 있다^[59]。

주연성 행성 자체의 관측 예가 적은 반면, 주연성 행성의 형성을 시사하는 주연성 원반은 복수의 쌍성계에서 발견되고 있으며, 항성 간의 궤도 장반경이 3 au 이하인 쌍성계에서는 일반적인 것으로 생각되고 있다^[60][61]。HD 98800은 0.699태양 질량과 0.582 태양 질량의 항성이 궤도 장반경 0.98 au, 궤도 이심률 0.785의 타원 궤도로 공통 질량 중심을 회전하는 쌍성이며^[62], 주위에는 주연성 원반이 발견되었다. 이 원반은 궤도 이심률이 큰 HD 98800 B에 의해 왜곡되어, 2개의 항성의 궤도면에 대해 거의 수직으로 기울어져 있는 복잡한 구조를 가지고 있다^[63][64][65]。

4. 1. 궤도 역학

5. 픽션

스타워즈의 타투인은 쌍성주위 행성으로, 영화 속에서 두 개의 태양이 뜨고 지는 장면이 묘사된다. 쌍성주위 행성은 여러 공상 과학(SF) 작품에서 등장한다.

• 데이비드 린지의 《아크투르스로의 항해》에서 아크투르스는 브랜치스펠과 알파인이라는 두 개의 별로 이루어진 이중성계이며, 토먼스 행성이 이 별들을 공전한다.
• 트라이건 시리즈에서 행성은 이중성계의 별을 공전한다.
• 스타 워즈 시리즈에서 타투인은 가까운 이중성계를 공전한다.
• 닥터 후 시리즈에서, 이러한 행성이 있는 이중성계가 "더 체이스"에 등장한다. "그리드락"에서도 행성 갈리프레이가 이중성계에 속하는 것으로 묘사되지만, 쌍성주위 궤도는 아닐 수 있다.^[45]
• 스타 폭스 시리즈에서 행성은 라일랏과 솔라 (M형 적색 왜성)를 공전한다.
• 은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서 시리즈에서, 쌍성주위 행성 마가테아는 "존재했던 행성 중 가장 있을 법하지 않은 행성"으로 묘사된다.
• 스타니스와프 렘의 "솔라리스"에서, 제목의 행성은 적색 별과 청색 별로 이루어진 이중성계를 공전한다.

참조

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