거대 가스 행성 - 가스로 주로 이루어진 거대한 행성

인류 역사의 대부분에서 행성의 형성과 진화에 대한 우리의 지식은 태양계의 8 개 (또는 9 개) 행성을 기반으로 했습니다. 그러나 지난 25년 동안 4,000개가 넘는 외계 행성, 즉 태양계 외의 행성이 발견되어 모든 것이 완전히 변했습니다.

 

헬륨 및/또는 수소는 목성과 토성과 같은 태양계의 거대한 가스 행성의 대부분을 차지합니다. 뜨거운 목성은 별 근처에 위치한 거대한 가스 행성입니다. 이러한 광범위한 그룹 중 일부는 다양성이 있습니다. 예를 들어 뜨거운 목성은 목성과 같은 거대한 가스 행성이지만 행성 주위를 매우 가깝게 돌고 있기 때문에 온도가 수백만도로 급상승하여 처음 발견된 외계 행성 중 하나입니다. 

 

항성 호스트를 한 방향 또는 다른 방향으로 끌어들이는 이러한 큰 행성의 단단한 궤도의 결과로 항성의 광 스펙트럼에 현저한 변화가 있습니다. 뜨거운 목성은 방삿시선 속도 방법을 사용하여 행성 탐색의 초기 단계에서 쉽게 찾을 수 있었습니다.

 

몇몇 거대 가스 행성에 대해 알아보기 

목성과 비슷한 크기의 이 가스가 우세한 행성은 부모별에 매우 가깝고 때로는 불과 18시간 내에 주위를 돕니다. 그들은 태양에 가장 가까운 행성이 암석이며 멀리 떨어진 곳에서 회전하는 우리 자신의 태양계의 모든 행성과 비슷하지 않습니다. 행성 자체만큼이나 거대한 뜨거운 목성을 둘러싼 수수께끼는 별 근처에서 발생했는지, 내부로 이동하기 전에 더 바깥쪽에 있는지 여부가 포함됩니다. 이 거인이 움직이면 우리 자신의 태양계 행성의 과거에 대해 무엇을 가르쳐 줄 수 있을까요?

과학자들은 이러한 문제에 대한 대답하기 위해 초기에 이러한 뜨거운 거인을 많이 확인해야합니다. 우리의 지식은 태양계 행성 HIP 67522 b의 발견에 따라 증가할 수 있습니다. 이것은 여태껏 발견된 가장 어리고 뜨거운 목성으로 간주됩니다 (2020년 6월).

 

뜨거운 목성은 약 1700만 년된 잘 연구된 별을 돌고 있기 때문에 아마도 수백만 년 젊을 것입니다. 가장 뜨거운 목성은 10억년 전입니다. 이 행성은 태양에 필적하는 질량을 가진 항성을 약 7일 동안 돕니다. 단지 490광년 밖에 떨어져 있지 않은 HIP 67522b의 직경은 지구의 약 10배, 또는 목성에 필적합니다. 그 크기는 가스 지배 행성임을 명확하게 보여줍니다.

 

이 발견은 더 젊은 뜨거운 목성을 발견하고 우주 전체의 행성 형성에 대한 지식을 얻을 가능성을 높입니다.

 

<출처: WorldAtlas>

 

거대 행성의 움직임?

뜨거운 목성이 부모별에 접근하는 세 가지 가설은 다음과 같습니다.

하나는 그냥 거기에 모여 남아 있다는 것입니다. 그러나 그러한 적대적인 환경에서는 행성이 발전하는 것을 상상하기가 어렵습니다. 갓 태어난 별은 격렬한 열로 인해 대부분의 원소가 기화할 뿐만 아니라 자주 엄청난 폭발이나 별 바람을 받고 새로 형성된 행성을 산란시킬 수 있습니다.

 

얼음이나 다른 고체 미네랄이 형성되기에 충분할 정도로 온도가 낮으면 거대한 가스 행성은 부모별에서 멀리 떨어져 스노우 라인으로 알려진 라인을 넘어 발생할 가능성이 높습니다. 목성과 같은 행성은 거의 완전히 가스로 만들어졌음에도 불구하고 고체핵을 가지고 있습니다. 얼어 붙은 요소가 발달 중 눈덩이처럼 달라 붙을 수있는 스노우 라인을 지나면 이러한 코어를 만드는 것이 더 쉬워집니다.

 

다른 두 이론은 이것이 사실이며, 그 후 뜨거운 목성이 별 근처로 이동한다고 가정합니다. 그렇다면 전환의 이유와 타이밍은 무엇입니까?

 

한 이론에 따르면 뜨거운 목성은 행성 시스템의 역사 초기에 행성과 별이 모두 발생한 가스와 먼지 디스크에 별이 여전히 둘러싸여있을 때 항해를 시작합니다. 이 경우 거대 가스 행성의 궤도가 흐트러지고 디스크의 중력이 행성의 질량과 상호 작용하여 내부로 이동할 수 있습니다.

 

세 번째 이론에 따르면 뜨거운 목성은 가까운 행성의 인력에 의해 이동이 가속 될 수있을 때 나중에 별에 접근합니다. HIP 67522 b 는 별이 형성된 직후에 이미 그 별에 매우 가깝기 때문에 이 세 번째 가설은 아마 이 상황에는 적용되지 않을 것입니다. 그러나 그들 모두가 어떻게 발전하는지에 대한 문제는 뜨겁고 젊은 목성만으로는 대답 할 수 없습니다.

 

 

별과 함께 발전하는 거대 행성

NASA의 스피처 우주 망원경을 사용하여 과학자에 의해 2007년에 발견된 데이터에 따르면, 태양과 같은 별의 수명의 처음 1000만년 이내에 거대 가스 행성이 급속히 발달하고 있는 것처럼 보입니다.

 

방금 태어난 별을 감싸는 가스가 풍부한 파편 디스크에서 거대 가스가 형성 될 수 있습니다. 소행성과 혜성이 충돌하여 코어를 형성하고, 이 코어가 일정한 질량에 도달하면, 그 중력에 의해 원반으로부터 가스가 급속히 끌어내져 행성이 형성됩니다.

 

연구자들은 스피처 우주 천문대와 지상 관측소를 사용하여 15개의 다른 태양과 같은 별을 둘러싼 가스의 징후를 찾았습니다. 대부분은 300만년에서 3000만년의 나이입니다. 그들은 스피처의 적외선 분광계 장치를 사용하여 이러한 별계의 내부 영역, 즉 태양계의 지구와 목성 사이의 영역과 비슷한 영역에서 적당히 따뜻한 가스를 찾을 수 있었습니다. 또한 지구의 전파 망원경을 사용하여이 시스템의 가장 바깥 쪽 영역에서 차가운 가스를 찾았습니다. 이것은 토성 주변의 영역과 비슷한 영역입니다.

 

목성 가스의 질량의 10% 미만이 연구 대상의 모든 별 주위를 회전하며, 그 안에는 불과 수백만 세의 별도 포함되어 있습니다. 이것은 목성과 토성과 같은 거대한 가스 행성이 이러한 젊은 행성계에서 이미 형성되었거나 아마도 형성되지 않는다는 것을 시사합니다.