이론의 예측보다 더 많이 존재하고, 주성에서 멀리 떨어진 무거운 행성

 

 

 

중심성에서 먼 행성에 대해 탐사 결과와 이론 모델을 비교한 연구에서 해왕성과 토성의 중간쯤의 질량을 가진 무거운 계외 행성은 이론 예측의 10배가량 많이 존재한다는 결과가 나왔다.
[2019년 1월 16일 JAXA 우주과학연구소/켓쿠 천문대]

목성과 같은 거대 가스 행성은, 원시 행성계 원반중에서 미행성이 모여 행성의 핵이 생기고, 그 주위에 존재하는 가스가 핵을 둘러싸 대기가 되는 것으로 형성된다고 이론적으로 생각되고 있다. 또, 이 "코어 집적 모델"이론에 의하면, 주위에 충분한 양의 가스가 없으면 해왕성(지구의 17배) 정도의 질량의 행성이 형성된다.그 때문에, 해왕성과 같은 행성과 토성(지구의 95배)이나 목성( 동318배)과 같은 행성은 많이 형성되지만, 그 중간에 해당하는 2080배의 행성은 형성되기 어려울 것으로 예측되고 있다.

토성과 해왕성, 그리고 그 중간의 질량을 지닌 계외 행성의 상상도
토성과 해왕성, 그 중간의 질량을 가진 계외 행성 "OGLE-2012-BLG-0950L b"의 상상도(제공:NASA/JPL/GODDARD/F. REDDY/C. RANC)

코어 집적모델은 유력한 혹성계 형성 이론이지만, 태양계의 상황에 근거해 구축된 이론으로, 최근 다수 발견되고 있는 계외 행성계에 적합한지 여부는 파악되지 않고 있다.

JAXA 우주과학연구소 스즈키 다이스케 씨 등의 연구팀은 중력마이크로렌즈법으로 발견된 30개의 계외행성에 대해 통계적인 해석을 실시해 행성의 질량비(주성질량에 대한 행성질량의 비율) 분포를 모델로부터 예측되는 질량비분포와 비교했다. 중력마이크로렌즈법과는 계외행성의 질량에 의해 생기는 중력렌즈 효과의 관측에서 렌즈원이 되는 행성의 존재를 검출하는 기법으로 현시점에서는 주성

비교 연구 결과 2080지구 질량에 상당하는 질량비를 가진 행성의 관측 수는 모델에서 추정되는 양보다 약 10배 많은 것으로 나타났다.코어 집적모델로는 만들 수 없다고 생각되어 온 행성이, 실제로는 다수 존재할 가능성을 시사하는 것이다.지금까지 간과되어 온 프로세스가 행성 형성 과정에 포함되어 있을 가능성이나, 중심성의 질량의 차이에 의해서 행성 형성의 환경이 변화할 가능성을 나타내고 있는지도 모른다.

이러한 중간 질량을 가진 계외 행성의 한 예로, 미국·메릴란드 대학의 Aparna Bhattacharya 씨들의 연구팀에서는, 앉아서 좌석의 방향 약 9700광년의 거리에 위치하는 "OGLE-2012-BLG-0950Lb"의 질량을 켓 천문대등의 관측으로부터 분명히 했다.이 행성은 스즈키 씨 등이 통계적인 해석을 실시한 계외 행성의 하나이다.

OGLE-2012-BLG-0950L b의 상상도
계외행성 OGLE-2012-BLG-0950L b의 상상도(제공:NASA/GODDARD/F. REDDY)

Bhattacharya씨의 해석에 의하면 행성의 질량은 지구의 39배, 주성의 질량은 태양의 0.58배로 주성이 태양과 같은 질량이라면 행성은 지구의 67배에 해당한다. 또 행성은 주성으로부터 약 2.7천문단위(약 4억km) 멀어지고 있어 물이 액체·고체가 되는 경계의 "스노라인"보다도 먼 곳에 있다.지금까지는 행성의 질량비만 알 수 있었지만 추가 관측을 통해 행성 단독의 질량이 요구되고 그것이 바로 모델로는 만들기 어렵다는 질량 범위에 있다는 것이 밝혀진 셈이다.

OGLE-2012-BLG-0950L b를 포함해 이번 관측 데이터는, 항성 밀도가 비교적 높은 은하수 은하의 중심 방향으로 모아진 것이다.향후, 다른 영역의 관측 데이터를 늘릴 수 있으면, 코어 집적 모델에 의한 행성계 형성 이론의 재검토가 필요한지, 행성계는 환경에 의존하는가 하는 논의가 진행될 것으로 기대된다.이번에 밝혀진 관측 결과와 이론 예측의 불일치를 밝혀나가는 것이 보편적 행성 형성의 이해로 이어질 것으로 기대됩니다.행성의 질량을 정밀하게 측정해 통계를 늘리는 것이 행성 형성 규명에 대한 다음 단계가 됩니다"(스즈키씨).