Science
외계 쌍성계에서 발견된 거대한 행성
장종엽엔에스
2010. 1. 8. 23:02
| KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-04 | ||||||
"QS Virginis"은 처녀자리 방향에 있으며 태양에서 약 157광년 거리에 있다. 이 쌍성계는 차가운 적생왜성과 뜨겁고 조밀한 백색왜성으로 구성된다. 이 두 별은 서로 840,000킬로미터 떨어져 있는데, 지구와 달 거리의 약 2배이다. 이들은 매우 근접하여 공전하기 때문에 공전하는데 단지 3시간 37분이 소요된다. 지구의 망원경으로는 각각의 별을 볼 수 없지만, 두 개의 별이 서로 성공적으로 식(蝕)을 일으키는 주변을 지날 때, 주기적으로 나타나는 밝기의 급강하가 관측된다. CVs(cataclysmic variables)로 표현되는 많은 근접쌍성에서 물질은 하나의 별에서 더 밀도가 높은 동료의 별로 흘러간다. QS Virginis의 별은 이런 현상이 발생하기에는 약간 멀리 떨어져 있으며 따라서 동면하는 CV 중의 하나이며 상대적으로 고요하다. QS Virginis에서 나오는 빛의 길을 Qian는 면밀히 관찰했다. 이 빛은 각각의 궤도에서 요동친다. 식(蝕)의 시간을 파악함으로서, 주기적으로 앞당겨지거나 지연되는 개기 식(蝕)의 시기와 공전시간이 변하는 것을 연구자들은 발견했다. 이러한 변화는 두 별에게 중력을 일으키는 보이지 않는 제3의 천체에 의해 설명되고 따라서 빛은 약간 더 멀리 이동하고 때로는 지구에 도달하기에는 약간 미약하다. 측정을 통해 연구팀은 최하 목성 질량의 6.4배, 지구에서 태양 거리의 4.2배인 거대한 행성이 있다고 추론했다. 이러한 유형의 근접 쌍성 주변 궤도에서 새로운 세계가 최초로 발견되었다. 대부분 사람이 살지 않을 것으로 확신되며 관찰자들은 한 쌍의 작은 태양을 볼 것이다. 하나는 붉은색, 하나는 흰색으로서 하늘에서 매우 근접하게 나타날 것이다. 그러나 영원히 이 방식으로 보이지는 않을 것이다. 적색왜성은 항성풍과 자기장 사이의 상호작용에 의해 부숴지고 속도가 감소된다. 에너지를 잃으면서 백색왜성과 더 가까워지며 이후 수 천년 내에 충분히 가까운 거리가 되면 동료별에 의해 적색왜생에서 수소가 나오기 시작할 것이다. 그 후, 수소는 백색왜성에서 서서히 축적되고 별의 표면에 근접한 뜨겁고 조밀한 층에서 쌓인다. 적당한 과정에서 수소 층 바닥의 밀도와 온도는 핵융합반응이 시작될 만큼 높아지는데, 이 반응에서 수소는 매우 빠르게 더 무거운 헬륨으로 융합된다. 그로 인한 핵폭발은 호화로운 방사능 폭발을 일으키고 쌍성계는 일시적으로 정상 때 보다 매우 밝게 될 것이다. 이러한 신성 이벤트는 종종 아마추어 천문가들이 지구에서 볼 수 있을 만큼 밝으며 새롭게 발견된 행성의 폭발 장면을 보는 것은 극적일 것이다. Qian교수는 이 현상은 지구 천문학자들에게 진정한 기회라고 본다. "우리는 이번에 격변광의 형성을 사전에 예고했으며 그 궤도에 있는 행성에게 일어나는 현상을 연구할 기회를 가지게 되었다. 과학공동체는 수 십년 동안 이 쌍성계를 관찰해야 할 것이며 이는 외계 쌍성계의 별에 대한 진정한 통찰력을 줄 것이다."라고 말했다. 그림은 QS Virginis의 밝기 변화를 80분 간 보여주며, 흰색 점이 측정을 나타낸다. 백색왜성이 거대한 적색왜성 뒤로 움직이면, 식(蝕)은 쌍성계의 밝기를 실질적으로 급감소시킨다. 3.4시간 주기로 발생하는 이러한 식의 시간을 측정함으로서 천문학자들은 보이지 않는 거대한 행성의 존재를 추론할 수 있었다.
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