페가수스자리 51 b

3. 발견

1995년 10월 6일, 스위스 제네바 대학교의 미셸 마요르와 디디에 켈로는 프랑스 오트프로방스 천문대 망원경에 장착된 ELODIE 분광기를 사용하여 페가수스자리 51 b를 발견했다. 이들은 도플러 분광법(시선 속도법)을 이용하여 별의 스펙트럼선에서 나타나는 미세하고 규칙적인 속도 변화를 감지했다. 이 발견은 네이처지에 발표되었으며,^[10] 이 공로로 미셸 마요르와 디디에 켈로는 2019년 노벨 물리학상을 수상했다.^[11] 발견 직후, 미국 캘리포니아 리크 천문대 연구팀이 이 행성의 존재를 확인했다.^[12]

이들이 사용한 분광사진기는 초당 70미터 속도의 스펙트럼 변화량까지 감지할 수 있었다. 이는 행성의 질량이 크고 항성으로부터 거리가 가까워 자전 주기가 빨랐기 때문이다.

페가수스자리 51 b가 발견되기 전에는 지구에서 관측 가능한 거대 행성은 별에서 멀리 떨어진 궤도를 수 년에서 수십 년에 걸쳐 공전할 것이라고 생각되었다. 그러나 이 발견으로 짧은 공전 주기를 가진 행성도 관측을 통해 쉽게 발견할 수 있다는 것이 증명되었고, 이후 수많은 외계 행성이 보고되었다.

4. 물리적 특징

이 행성은 어머니 항성에 매우 가까이 붙어 있어 4일에 한 번 공전하며, 공전 속도는 초당 136km이다.^[2] 수성보다 훨씬 항성에 가까이 위치하며, 표면 온도는 섭씨 1000도 이상으로 추정된다.^[2] 최소 질량은 목성의 절반 정도(지구의 약 150배)다.

처음 발견되었을 때는 지구형 행성으로 추측되기도 했으나, 현재는 가스 행성으로 보고 있다. 항성의 기조력 때문에 항상 같은 면이 항성을 향하는 조석 고정 상태일 것으로 예상된다.

이 행성의 발견은 기존의 행성탄생 이론으로는 설명하기 어려웠다. 기존 이론에서는 지구형 행성은 항성 가까이에서, 가스 행성은 멀리서 생성된다고 보았기 때문이다. 그러나 페가수스자리 51 b와 같은 '뜨거운 목성'들이 잇따라 발견되면서 행성 이동 이론이 새롭게 정립되었다.

4. 1. 행성 대기

5. 가시광선 직접 관측 시도

유럽 남방 천문대(ESO)가 운용하는 칠레 라 실라 천문대의 고정밀 시선 속도 행성 탐색기(HARPS)를 사용하여 페가수스자리 51 b에서 반사된 가시광선을 탐지하려는 시도가 이루어졌다.^[15] 이 관측을 통해 행성의 질량이 0.46 목성 질량이라는 것을 추론할 수 있었다.^[16]

2020년 연구에서는 광학 감지를 재현할 수 없어, 행성의 알베도가 0.15 미만임을 확인했다.^[17] 2021년 연구에서는 편광된 반사광 신호가 미약하게 감지되었는데, 이는 높은 알베도를 시사할 수 있다.^[18]

6. 행성 형성 이론에 대한 영향

페가수스자리 51 b의 발견은 당시 행성 형성 이론으로는 설명하기 어려웠다. 기존 이론에서는 지구형 행성이 항성 가까이에서, 가스 행성은 멀리서 형성된다고 보았기 때문이다.^[3] 그런데 51b 이후로 발견된 많은 외계 행성들은 '뜨거운 가스 행성'이었고, 이러한 "뜨거운 목성"의 발견은 궤도 이동과 같은 새로운 이론의 등장을 촉진했다.^[2] 천문학자들은 행성 이동을 연구하여 이러한 행성을 설명하기 위해 행성 형성 이론을 수정하고 있다.^[3]

참조

_[1] 간행물 Evidence for a spectroscopic direct detection of reflected light from 51 Pegasi b https://ui.adsabs.ha[...] 2015-04-01
_[2] AV media How the Universe Works 3 Discovery Channel 2014
_[3] 간행물 Lessons from scorching hot weirdo-planets https://knowablemaga[...] Annual Reviews 2022-04-04
_[4] 웹사이트 Water detected in the atmosphere of hot Jupiter exoplanet 51 Pegasi b https://phys.org/new[...] 2017-02-01
_[5] 웹사이트 University of California at Berkeley News Release 1996-17-01 http://www.berkeley.[...]
_[6] 웹사이트 NameExoWorlds: An IAU Worldwide Contest to Name Exoplanets and their Host Stars http://www.iau.org/n[...] IAU.org 2014-07-09
_[7] 웹사이트 NameExoWorlds The Process http://nameexoworlds[...] 2015-09-05
_[8] 웹사이트 Final Results of NameExoWorlds Public Vote Released http://www.iau.org/n[...] International Astronomical Union 2015-12-15
_[9] 웹사이트 NameExoWorlds The Approved Names http://nameexoworlds[...] 2015-12-21
_[10] 간행물 A Jupiter-mass companion to a solar-type star 1995
_[11] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 2019 https://www.nobelpri[...] Nobel Media AB 2019-10-08
_[12] 간행물 51 Pegasi http://www.cbat.eps.[...]
_[13] 서적 Optical and Infrared Interferometry 2008
_[14] 간행물 Planetpol polarimetry of the exoplanet systems 55 Cnc and tau Boo 2007
_[15] 뉴스 First visible light detected directly from an exoplanet http://physicsworld.[...] physicsworld.com 2015-04-22
_[16] 간행물 Evidence for a spectroscopic direct detection of reflected light from 51 Pegasi b 2015
_[17] 간행물 The GAPS Programme at TNG. XXIX. No detection of reflected light from 51 Peg b using optical high-resolution spectroscopy 2020
_[18] 간행물 Polarization of hot Jupiter systems: A likely detection of stellar activity and a possible detection of planetary polarization