새 연구: 소행성 네이튼의 밀도 차이를 설명하는 궤도 및 충돌의 비밀 분석

Seoul우리 은하의 많은 별들에는 행성이 존재합니다. 가장 흔한 행성은 지구와 해왕성 크기 사이의 서브-네프튠이라고 불리는 행성들입니다. 이 행성들의 밀도를 알아내는 것은 쉽지 않습니다. 과학자들은 두 가지 방법으로 이들의 질량을 측정합니다: TTV(여행 시간 변이) 방법과 방사 속도 방법입니다. 그러나 이 두 가지 방법은 밀도에 대해 서로 다른 결과를 제공합니다.

NCCR PlanetS, 제네바 대학교, 베른 대학교의 연구진들이 진행한 연구가 Astronomy & Astrophysics 저널에 게재되었습니다.

그들의 주요 발견 내용을 요약하면 다음과 같습니다.

연구에 따르면, 해왕성보다 작은 행성은 밀도가 높은 것과 낮은 것 두 가지 유형이 있습니다. 밀도를 측정할 때, 통과 시차 변동(TTV) 방법은 종종 방사 속도 방법보다 낮은 밀도 값을 제공합니다. 또한, TTV로 측정된 시스템은 궤도 공명 상태에 있는 경우가 많습니다.

지구(반지름 약 6,400km)와 해왕성(반지름 약 25,000km) 사이의 크기를 지닌 외계행성들은 서브-네프튠이라고 불립니다. 태양과 유사한 별 중 약 30%에서 50%에는 적어도 하나의 서브-네프튠이 존재합니다. 이들의 밀도를 알아내기 위해, 과학자들은 질량과 크기를 측정합니다. TTV라는 방법은 다른 행성의 중력에 의해 별 앞을 지나는 시간이 변하는 것을 추적하며, 또 다른 방법으로는 궤도에 있는 행성들이 별의 속도를 변화시키는 것을 측정하는 시선속도법이 있습니다.

NCCR PlanetS, UNIGE, 그리고 UNIBE의 과학자들로 구성된 팀이 이 문제를 조사하면서, 차이가 편향 때문이 아닌 물리적 이유 때문이라는 것을 발견했습니다. 연구에 따르면 TTV 방법으로 측정된 시스템에는 종종 궤도 주기의 비율이 단순한 분수가 되는 공명 상태에 있는 행성들이 있습니다. 예를 들어, 어떤 행성은 별을 한 바퀴 돌 때 다른 행성은 두 바퀴를 돌 수 있습니다. 이러한 여러 공명 행성들은 라플라스 공명이라고 불리는 패턴을 만들어냅니다.

더 읽기:

어제 · 오후 8:33

소리로 펼치는 마술, 시각장애인도 즐길 수 있을까?

행성의 밀도와 공전 패턴 사이에 연관성이 있을 수 있다고 연구 공동 저자인 아드리앙 르루가 말했다. 이를 입증하기 위해 과학자들은 데이터 편향을 피할 필요가 있었다. 크고 가벼운 행성은 반경 속도 방법을 사용하여 탐지하는 데 시간이 더 걸린다. 이러한 지연으로 인해 이러한 행성은 탐지되지 않거나 질량이 알려지지 않았기 때문에 분석되지 않을 수 있다. 이것은 연구가 왜곡될 수 있으며, 반경 속도 기술을 통해 질량이 크고 더 밀도가 높은 행성을 우선적으로 탐지하게 만들 수 있다.

데이터 정제 후, 과학자들은 통계 테스트를 진행했습니다. 그 결과, 궤도 공명이 있는 시스템의 서브-넵튠 행성들이 궤도 공명이 없는 시스템의 서브-넵튠 행성들보다 밀도가 낮다는 사실을 발견했습니다. 이는 행성의 질량 측정 방법에 관계없이 동일했습니다.

이 연구는 이러한 연관성에 대한 여러 이유를 제시합니다. 주요 개념 중 하나는 행성계의 형성 방식에 관한 것입니다. 초기에는 모든 행성계가 행성의 궤도가 서로 연결된 상태로 형성될 수 있습니다. 그러나 이들 시스템 중 단 5%만 시간이 지남에 따라 안정성을 유지합니다. 나머지는 불안정해져서 행성 간의 충돌로 이어집니다. 이 충돌은 행성이 합쳐져 밀도가 높아지는 원인이 됩니다. 합병 후, 행성들은 연관되지 않은 새로운 궤도에 안착하게 됩니다.

UNIBE의 얀 알리베르트는 행성이 형성되고 시간에 따라 변하는 컴퓨터 모델을 통해 공명 상태에 있는 행성은 밀도가 낮다는 것을 보여주었다고 말했다. 이 연구는 또한 대부분의 행성계가 대규모 충돌을 겪었다는 것을 보여주는데, 이는 우리의 달을 생성한 충돌과 유사하지만 더욱 강도 높은 경우가 많다.

연구에 따르면 서브-네프튠이 밀도가 다른 이유를 설명합니다. 이 새로운 정보는 행성계가 형성되고 시간이 지남에 따라 변하는 방식을 이해하는 데 도움을 줍니다.