지금까지 천문학자들은 은하계 전체에 흩어져 있는 수백 개의 행성계를 발견했습니다. 각각은 독특하지만 88광년 떨어진 HD 158259를 도는 시스템은 특히 이례적입니다.
HD 158259의 질량은 태양의 질량과 비슷하며 지름이 태양보다 약간 더 큽니다. 별에 가장 가까운 행성은 질량이 지구의 약 2배이고 반지름이 지구의 1, 2인 슈퍼지구입니다. 나머지 천체는 지구보다 약 6배 무겁고 미니넵툰에 속합니다.
7년 동안 이 시스템을 관찰한 후, 천문학자들은 6개의 모든 행성이 거의 완벽한 궤도 공명으로 별 주위를 공전한다는 것을 발견했습니다. 이 발견은 행성계가 어떻게 형성되고 우리가 보는 구성으로 끝나는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
천체 역학에서 궤도 공명은 두 물체가 서로 중력 효과를 발휘하기 때문에 모체를 중심으로 한 두 물체의 궤도가 밀접하게 관련된 현상입니다. 따라서 태양계에서 해왕성과 명왕성은 3:2 궤도 공명 상태에 있습니다. 이것은 명왕성이 태양 주위에 두 개의 원을 만들 때마다 해왕성이 두 개를 만든다는 것을 의미합니다. 동시에 연주되는 음악적 소절과 유사하지만 박자가 다릅니다. 첫 번째 박자는 두 박자, 두 번째 박자는 세 박자입니다.
t.co/K1nYvT6SOt 과학자들은 거의 리듬에 맞춰 움직이는 6개 행성계를 발견했습니다. 행성은 거의 3:2 공명 상태에 있다고 합니다. 이것은 가장 안쪽 행성의 세 궤도마다 두 번째 가장 안쪽 행성이 두 궤도를 완료한다는 것을 의미합니다. 그리고 3번의 궤도마다 … pic.twitter.com/lVd7NVkXAf
- 과학 뉴스(@UpdateonScience) 2020년 4월 18일
연구원들은 HD 158259 시스템에서 모든 행성이 가능한 한 3:2의 궤도 공명에 가깝다는 것을 발견했습니다. 이 공명은 주기 - 1, 5의 비율로도 설명될 수 있습니다. SOPHIE 분광기 및 스위스 제네바 대학의 천문학자 나단 하레이가 이끄는 국제 연구팀인 TESS 우주 망원경은 각 행성의 궤도를 정확하게 계산할 수 있었다.
그들 모두는 컴팩트하게 위치합니다. 시스템의 6개 외행성 중 가장 바깥쪽도 수성이 태양에 있는 것보다 별에 2,6배 더 가깝습니다. 이 행성들은 각각 지구의 날 2, 7, 3, 4, 5, 2, 7, 9, 12 및 17, 4일에 HD 158259를 중심으로 완전한 회전을 합니다.
결과적으로 각 행성 쌍의 주기 비율은 1, 57입니다. 1, 51; 1, 53; 1, 51 및 1, 44. 이것은 정확히 완벽한 공명은 아니지만 HD 158259를 비범한 시스템으로 분류할 만큼 가깝습니다.
공명하는 행성은 별에서 비교적 먼 거리에서 형성되는 것으로 믿어집니다. HD 158259 시스템은 한때 동일했지만 나중에 소형이 되었을 가능성이 있습니다.
“예를 들어, TRAPPIST-1 또는 Kepler-80과 같이 공명 상태에 있거나 근처에 여러 행성이 있는 몇 가지 알려진 소형 시스템이 있습니다. 그러한 시스템은 별으로 이동하기 전에 별에서 멀리 형성된다고 믿어집니다. 이 시나리오에서 공명은 결정적인 역할을 합니다.” - 제네바 대학의 천문학자 스테판 오드리(Stéphane Oudry).
이것은 이러한 공명이 원시행성 원반의 원시행성(행성 배아)이 성장하고 원반의 바깥쪽 가장자리에서 안쪽으로 이동할 때 발생하는 것으로 생각되기 때문입니다. 이것은 시스템 전체에 일련의 궤도 공명을 생성합니다. 그런 다음 나머지 디스크 가스가 소산되면 HD 158259에서와 같이 궤도 공명을 불안정하게 만들 수 있습니다. 궤도 공명의 이러한 작은 차이는 이러한 불안정화가 어떻게 발생하는지에 대해 더 많이 알려줄 수 있습니다.
“3:2에서 기간 비율의 현재 편차에는 풍부한 정보가 포함되어 있습니다. 한편으로는 이러한 값과 다른 한편으로는 조수 모델을 사용하여 향후 연구에서 행성의 내부 구조를 파악할 수 있습니다. 따라서 시스템의 현재 상태는 형성 당시 우리에게 창을 엽니 다. "- Nathan Hara.
이번 연구는 천문학 및 천체물리학 저널에 게재됐다.