신비로운 서브-넵튠: 밀도 차이에 숨겨진 비밀과 공명의 역할

Seoul우리 은하의 대부분의 별 주위에는 행성이 존재합니다. 가장 흔한 행성은 지구보다 크고 해왕성보다 작은 서브-해왕성입니다. 과학자들은 이들의 밀도를 정확하게 측정하는 데 어려움을 겪고 있는데, 이는 두 가지 다른 방법이 서로 다른 결과를 내기 때문입니다.

과학자들은 밀도에 따라 두 가지 종류의 서브 네프튠을 구분한다. 그들의 질량을 찾기 위해 과학자들은 다양한 방법을 사용한다.

행성 통과 시점 변화(TTV) 방법과 시선속도 방법은 외계 행성을 탐지하고 연구하는 데 사용되는 기법입니다.

천문학자들은 행성의 밀도를 측정하는 방법에 따라 다른 결과가 나오는 점에 주목하고 있습니다. 통과 시차법(TTV)을 사용하여 측정한 행성은 대개 밀도가 더 낮은 반면, 방사속도법을 통해 측정된 행성은 더 높은 밀도를 보이는 경향이 있습니다. 이러한 차이가 관측 방법에 기인한 것인지 아니면 실제로 행성의 물리적 특성 때문인지를 두고 과학자들은 의문을 제기하고 있습니다.

NCCR PlanetS, 제네바 대학교, 그리고 베른 대학교의 과학자들이 이 문제에 대해 최근 연구를 수행했습니다. 그들의 연구에 따르면, 밀도의 차이는 측정 오류가 아닌 물리적 이유 때문이라는 것이 밝혀졌습니다.

UNIGE의 장밥티스트 델릴은 TTV 방법을 설명했습니다. 이 방법은 행성이 별 앞을 지날 때 그 시점의 변화를 관찰하는 것으로, 행성이 서로의 중력을 통해 상호작용할 때 이러한 시간 변동이 발생합니다. 반면에 시선 속도 방법은 행성에 의해 별의 속도가 변하는 것을 측정하는 방식입니다.

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UNIGE의 Adrien Leleu는 TTV 방법으로 측정된 대부분의 계는 공명을 보인다고 말했습니다. 이는 한 행성이 항성을 공전하는 시간이 다른 행성의 공전 시간과 간단한 비율을 이룬다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 한 행성이 두 번 공전할 때 다른 행성이 한 번 공전할 수 있습니다. 여러 행성이 이러한 패턴을 보이면, 그것을 공명 사슬이라고 합니다.

팀은 밀도와 공명 사이의 연관성이 있는지 의문을 가졌습니다. 이를 알아내기 위해 그들은 공평하게 천체 시스템을 선택했습니다. 그들은 작은 행성들이 방사 속도 데이터에서 탐지하기 더 어렵다는 이유만으로 배제되지 않도록 주의했습니다.

연구자들은 공명 시스템이 항상 밀도가 낮은 서브-해왕성을 가지고 있음을 발견했으며, 이는 질량 측정 방식과 관계없이 동일했습니다. 이는 공명과 밀도 사이의 직접적인 연결을 나타냅니다.

과학자들은 이 연결의 여러 가지 이유를 제안합니다. 주된 아이디어 중 하나는 행성계가 형성되는 방식과 관련이 있습니다. 대부분의 시스템이 초기에는 공명 상태로 시작한다고 그들은 생각합니다. 그러나 이러한 시스템의 95%는 불안정해지며 공명 상태를 잃습니다. 이로 인해 충돌과 같은 사건이 발생합니다. 그 결과 행성은 합쳐지고 밀도가 높아지며, 공명 상태가 아닌 안정된 궤도로 이동하게 됩니다.

UNIBE의 얀 알리베르에 따르면, 행성이 형성되는 과정을 설명하는 컴퓨터 모델도 이 아이디어를 지지한다고 합니다. 그의 연구팀의 모델은 특정 궤도에 있는 행성들이 밀도가 낮다는 것을 보여주고 있습니다. 연구 결과는 대부분의 행성계가 달을 형성한 것과 비슷하거나 더 강력한 거대한 충돌을 겪었다는 것을 시사합니다.

해왕성 이하 크기의 행성들의 밀도의 차이는 주로 공명 상태 때문입니다. 이들 중 많은 행성들이 공명에서 벗어나 충돌로 인해 더 밀도가 높아집니다. 이 연구는 행성계가 시간이 지남에 따라 어떻게 변하는지를 이해하는 데 도움을 주며 현재의 형성 이론을 뒷받침합니다.