행성은 항성 궤도를 돌며 중력이 충분하여 스스로를 대략적인 구형으로 형성하고 소행성이나 달과 같은 주변의 작은 물체에 중력을 가하는 천체로, 인류 역사 대부분 동안 우리 조상들이 알고 있던 행성은 밤하늘에서 볼 수 있는 행성뿐이었습니다.
외계 행성은 존재하는가?
하지만 지난 30년 동안 외계행성(태양계 밖의 행성)의 존재를 유추할 수 있을 만큼 민감한 망원경이 개발되었습니다.
물론 외계 행성은 별이나 은하보다 직접 관측하기가 훨씬 더 어렵습니다. 특히 2010년경부터 시작된 거의 모든 외계행성 발견은 행성 자체보다는 외계행성의 모항성의 광도 측정(빛의 수신량)을 기반으로 이루어졌습니다. 이를 트랜짓 방법이라고 합니다.
2005년에 처음으로 외계행성을 발견한 스피처 우주망원경, 외계행성 탐색을 위해 특별히 설계된 케플러/KW 우주망원경, 2021년 발사된 제임스 웹 우주망원경의 도움으로 통과법과 다른 기술을 통해 수천 개의 별계에 서식하는 5,000개 이상의 외계행성의 존재가 확인되었습니다.
궤도를 도는 행성들
과거의 태양계 분석
우리 태양계만 분석할 수 있을 때는 행성이 오늘날 우리가 발견하는 곳에서 형성되었다고 가정할 수 있었습니다.“라고 콘스탄틴 바티긴 행성과학 교수 그룹에서 일하는 가브리엘 피치에리 칼텍 행성과학 박사후 연구원은 말합니다.”하지만 1995년 최초의 외계행성조차 발견하면서 우리는 이 가정을 재고해야 했습니다."라고 말합니다. 우리는 행성이 어떻게 형성되고 어떻게 우리가 발견하는 방향으로 행성이 존재하게 되는지에 대한 더 나은 모델을 개발하고 있습니다.”
대부분의 외계 행성은 새로 형성된 별 주변의 가스와 먼지 원반에서 형성된 후 이 원반의 내부 경계에 접근하여 안쪽으로 이동하는 것으로 예상됩니다. 이렇게 하면 우리 태양계보다 훨씬 더 호스트 별에 가까운 행성계가 형성됩니다.
다른 요인이 없다면 행성은 행성과 숙주 별 사이의 질량과 중력에 따라 특징적인 거리에서 서로 떨어져있는 경향이 있습니다. “이것이 일반적인 이동 과정입니다."라고 피치에리는 설명합니다.
행성의 위치는 공전주기에 따라 공명을 형성합니다. 한 행성의 공전주기를 이웃 행성의 공전주기로 나누면 3:2와 같은 간단한 정수의 비율을 얻을 수 있습니다.
행성이 도는데 걸리는 시간
한 행성이 항성 주위를 도는 데 이틀이 걸리면 더 멀리 떨어져 있는 다음 행성은 3일이 걸립니다. 두 번째 행성과 더 멀리 떨어져 있는 세 번째 행성도 3:2 공명 상태에 있다면 세 번째 행성의 공전 주기는 4.5일이 됩니다.
7개의 행성을 보유하고 있으며 지구에서 약 40광년 떨어진 곳에 위치한 트라피스트-1 성계는 여러 가지 이유로 특별한 행성계입니다. “외부 행성들은 말하자면 예상되는 단순한 공진으로 제대로 작동합니다."라고 피치에는리는 말합니다. “하지만 내부 행성들은 좀 더 복잡한 공명을 가지고 있습니다.