허블은 거대한 외계 행성이 어떻게 성장하는지 관찰한다

외계 행성 PDS 70b는 계속해서 질량을 축적하면서 가스와 먼지를 쏟아 내고 있습니다.

베이킹하는 동안 부엌을 완전히 엉망으로 만든 적이 있습니까? 순식간에 밀가루가 공중에 떠있는 것처럼 보일지 모르지만, 물을 많이 넣고 반죽을 만들면 빵이 공처럼됩니다. 가스와 먼지로 대체되는 밀가루와 물을 제외하고는 PDS 70으로 알려진 장거리 태양계에서도 유사한 과정이 진행되고 있습니다. PDS 70b의 경우,이 먼 세계가 수백만 년에 걸쳐 질량을 축적함에 따라 가스와 먼지가 천천히 유입됩니다.

연구자들은 허블을 사용하여 천문대 고유의 자외선 민감도를 사용하여 처음으로 PDS 70b 질량 성장률을 직접 측정하여 행성으로 떨어지는 극도로 뜨거운 가스에서 방사능을 포착했습니다. 거대한, 목성큰 세계의 궤도는 다음과 같은 거리에 있습니다. 천왕성 그것은 태양계를 통해 이동할 때 가스와 먼지의 엉망을 통해 흐르지 만 태양에서 발생합니다. 약 5 백만년 전에 형성되기 시작한이 행성은 형성 과정이 끝날 수 있습니다. 연구진의 발견은 먼 태양계에서 거대 행성이 어떻게 성장하는지에 대해 더 많은 것을 배우려는 다른 천문학 자들을 도울 수있는 행성 형성을 연구하는 새로운 방법을 열었습니다.

유럽 ​​남부 천문대의 초대형 망원경은 2018 년에 왜소 별 주위에 형성된 행성 PDS 70b의 첫 번째 선명한 이미지를 포착했습니다.이 행성은 이미지 중앙 오른쪽에 밝은 점으로 눈에 띄며, 이것은 코로 노 그래프 마스크로 흐리게 표시됩니다. 중앙 별의 빛을 차단하는 데 사용됩니다. 출처 : ESO, VLT, André B. Müller (ESO)

NASA‘에스 허블 우주 망원경 천문학 자들은 아직 어린 별을 둘러싼 물질을 먹이는 과정에있는 목성 크기의 행성을 드물게 엿볼 수 있습니다.

오스틴에있는 텍사스 대학의 브렌든 볼러는 “우리는 거대한 행성이 어떻게 성장하는지에 대해 많이 알지 못한다”고 말했다. “이 행성 시스템은 우리에게 물질이 행성으로 떨어지는 것을 목격 할 수있는 첫 번째 기회를 제공합니다. 우리의 결과는이 연구를위한 새로운 영역을 열었습니다.”

지금까지 4,000 개 이상의 외계 행성 목록이 작성되었지만 현재까지 망원경으로 촬영 한 외계 행성은 15 개에 불과합니다. 그리고 행성은 너무 멀고 너무 작아서 최고의 사진에서 단지 점일뿐입니다. 허블을 사용하여이 행성을 직접 촬영하는 팀의 최근 기술은 더 많은 정보를 얻을 수있는 새로운 길을 열었습니다. 외계 행성 연구, 특히 행성의 형성기 동안.

PDS 70b라고 불리는이 거대한 외계 행성은 이미 별을 둘러싼 먼지와 가스의 거대한 원반 내부에 두 개의 활성 행성이있는 것으로 알려진 주황색 왜성 PDS 70을 돌고 있습니다. 이 시스템은 Centauri 별자리에서 지구에서 370 광년 떨어져 있습니다.

오스틴에있는 텍사스 대학의 Yifan Zhou는 “이 시스템은 우리가 행성이 형성되는 것을 볼 수 있기 때문에 매우 흥미 롭습니다.”라고 말했습니다. “이것은 허블이 라이브로 촬영 한 가장 작고 진실한 행성입니다.” 5 백만년이 된이 행성은 여전히 ​​물질을 수집하고 질량을 축적하고 있습니다.

자외선 (UV)에 대한 허블의 민감도는 지구에 떨어지는 매우 뜨거운 가스에서 나오는 방사선에 대한 독특한 시각을 제공합니다. Chu는 “Hubble의 관측을 통해 우리는 행성이 얼마나 빨리 질량을 얻고 있는지 추정 할 수있었습니다.”라고 덧붙였습니다.

허블 관측은 PDS 70b를 정확히 지적합니다. 허블 카메라의 크로노 그래프 이미지는 중앙 별의 눈부심을 차단하여 행성을 직접 관찰 할 수 있습니다. 지금까지 4,000 개 이상의 외계 행성 목록이 작성되었지만 현재까지 망원경으로 촬영 한 외계 행성은 15 개에 불과합니다. 이 행성을 직접 촬영하기 위해 허블을 사용하는 팀의 최근 기술은 특히 행성의 형성기 동안 더 많은 외계 행성 연구를위한 새로운 길을 열었습니다. 크레딧 : Joseph Depasqual (STScI)

지구에 대한 연구에 추가되고있는 자외선 관측을 통해 팀은 처음으로 행성 질량의 성장 속도를 직접 측정 할 수있었습니다. 먼 세계는 이미 약 5 백만 년 동안 목성 질량의 5 배까지 증가했습니다. 현재 측정 된 증가율은 그 속도가 다른 백만년 동안 일정하게 유지된다면 행성은 목성 질량의 100 분의 1만큼만 증가 할 정도로 감소했습니다.

Zhou와 Bowler는 이러한 관측이 시간에 따른 스냅 샷이라고 강조합니다. 행성이 질량을 추가하는 속도가 증가하는지 감소하는지 여부를 확인하려면 더 많은 데이터가 필요합니다. “우리의 측정은 행성이 형성 과정의 마지막에 있음을 나타냅니다.”

젊은 PDS 70 시스템은 전체 시스템에 걸쳐 행성 성장을 촉진하는 연료를 제공하는 원시 가스 및 먼지 디스크로 채워져 있습니다. Planet PDS 70b는 훨씬 더 큰 해양 디스크에서 물질을 끌어 오는 자체 먼지 및 가스 디스크로 둘러싸여 있습니다. 연구원들은 자기장 선이 주변 디스크에서 외계 행성의 대기로 확장되고 물질을 행성 표면으로 운반한다고 가정합니다.

Chu는 “이 물질이 디스크에서 행성까지 깃털을 따라 간다면 로컬 핫스팟을 유발할 것”이라고 말했다. “이 핫스팟은 지구 온도의 10 배 이상이 될 수 있습니다.” 이러한 핫스팟은 자외선에서 밝게 빛납니다.

PDS 70 나침반 이미지. 크레딧 : Joseph Depasqual (STScI)

이러한 관측은 46 억년 전에 태양 주위에서 가스 거인이 어떻게 형성되었는지에 대한 통찰력을 제공합니다. 목성은 떨어지는 물질의 주변 원반에 모여있을 수 있습니다. 메인 위성은 디스크에 남은 음식물로 인해 형성되었을 수도 있습니다.

팀의 도전은 부모 스타의 빛을 극복하는 것이 었습니다. PDS 70b는 천왕성이 태양에서 궤도를 도는 것과 거의 같은 거리에서 궤도를 도는데, 그 별은 UV 파장에서 행성보다 3000 배 더 밝습니다. Chu는 사진을 처리하면서 별의 눈부심을 조심스럽게 제거하고 행성의 빛만 남겼습니다. 이를 통해 그는 허블의 관측에서 행성이 별과 얼마나 가까운 지에 대한 한계를 5 배로 정제했습니다.

“출시 한 지 31 년이 지난 지금도 허블을 사용할 수있는 새로운 방법을 찾고 있습니다.”라고 Bowler는 덧붙였습니다. Yifan의 감시 전략과 사후 처리 기술은 Hubble을 사용하여 유사하거나 동일한 시스템을 반복해서 연구 할 수있는 새로운 창을 열 것입니다. 미래의 관측을 통해 대부분의 가스와 먼지가 언제 행성에 떨어지는 지, 그리고 그것이 일정한 속도로 발생하는지 알 수 있습니다. “

연구자들의 결과는 2021 년 4 월에 발표되었습니다. 천문학 저널.

참조 : “PDS 70B 작은 거대 행성의 누적 초과 방출에 대한 허블 우주 망원경 UV 및 Hα 측정”게시자 : Yevan Zoe, Brendan B. Bowler, Kevin R Wagoner, Glenn Schneider, Daniel Abay, Adam L. M Close, Gregory J Hershige 및 Main Fang, 2021 년 4 월 29 일, 천문학 저널.
DOI : 10.3847 / 1538-3881 / abeb7a

허블 우주 망원경은 NASA와 유럽 우주국 (European Space Agency) 간의 국제 협력 프로젝트입니다. 이 망원경은 메릴랜드 주 그린벨트에있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터에서 작동합니다. 메릴랜드 주 볼티모어에있는 우주 망원경 과학 연구소 (STScI)는 허블 과학 작업을 수행합니다. STScI는 워싱턴 DC의 천문학 연구를위한 대학 협회에서 NASA를 위해 운영합니다.