태양계가 슈퍼를 얻으면 어떻게 될까요?

외계 행성 발견 시대에 천문학자들은 확인된 외계 행성을 5,000개 이상 발견했으며, 그 중 수천 개가 확인을 기다리고 있고 수십억 개가 발견되기를 기다리고 있습니다. 이 외계행성은 크기, 구성, 궤도 주기 및 측정할 수 있는 거의 모든 특성의 어리둥절한 스펙트럼으로 존재합니다.

그들에 대해 배우면서 우리 태양계에 대한 빛도 밝혀졌습니다. 우리는 그것이 우리가 계속해야 할 전부이기 때문에 그것을 행성의 전형적인 배열로 생각하곤 했습니다. 하지만 이제 우리는 슈퍼지구가 없기 때문에 우리가 이상치일 수 있다는 것을 알고 있습니다.

슈퍼지구는 다른 별 주변에서 흔히 볼 수 있는 행성 종류입니다. 그것들은 질량만으로 정의되며, 지구 질량의 2~10배 사이입니다. 행성 사냥꾼들이 1500개 이상을 발견했지만 우리 태양계에는 그런 것이 없습니다. 우리 태양계에는 이러한 대표적인 유형 중 하나가 부족하기 때문에 행성 과학자들이 다른 시스템의 슈퍼지구를 이해하는 것은 어렵습니다.

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우리 태양계의 구조는 천문학자들이 다른 별 주변에서 보는 것과는 상당히 다릅니다. Kepler-11과 같은 시스템은 별에 훨씬 더 가까운 장기 안정적인 궤도에 있는 소형 시스템에 여러 개의 행성을 가지고 있습니다. 이처럼 촘촘하게 밀집된 행성들 사이의 상호 작용은 궤도를 불안정하게 만들지만, 케플러 11호의 행성은 수십억 년 동안 안정적일 가능성이 있습니다. 시스템에서 가장 작은 행성인 Kepler-11 f는 여전히 지구보다 질량이 2.5배 더 큽니다.

HD 20782와 같은 다른 시스템에는 극도의 궤도 이심률을 가진 행성이 있습니다. HD 20782 b는 알려진 가장 편심 궤도 중 하나를 가지고 있습니다. 이심률은 0.97로, 이심률 1.00이 탈출 궤도이기 때문에 매우 높습니다. (비교를 위해 지구의 이심률은 0.016이며, 여기서 0은 원형 궤도입니다.) 결과적으로 HD 20782 b는 585일 궤도를 따라 내부 태양계에서 외부 시스템으로 이동하면서 급격한 온도 변화를 경험합니다.

경험이 풍부한 한 행성 연구자는 만약 우리 태양계에 슈퍼지구가 있다면 어떤 일이 일어날지 알고 싶어했습니다. 우리 태양계는 어떻게 바뀔까요? 슈퍼지구가 우리 태양계를 우리 은하계에서 볼 수 있는 다른 시스템과 더 일치하게 만들까요? 우리 태양계를 알아볼 수 있을까요?

이를 알아보기 위해 그는 태양계 시뮬레이션을 통해 시뮬레이션된 슈퍼지구를 만들었습니다.

그의 이름은 스티븐 케인이고 캘리포니아 대학의 행성 천체 물리학 교수입니다. 논문은 "태양계 슈퍼지구의 역학적 결과"이며, 케인이 단독 저자입니다. 이 논문은 아직 동료 심사를 거치지 않았습니다.

그의 논문에서 케인은 우리 태양계의 행성 크기/질량 격차와 그것이 연구자들에게 의미하는 바를 지적합니다. 지구와 해왕성의 질량 사이에 맞는 슈퍼 지구가 없으면 우리 시스템을 맥락에 맞게 배치하는 것이 어렵습니다. 이 행성들이 어떻게 형성되고 그 구성이 어떻게 될지 모델링하는 것은 어렵습니다.

우리 시스템에 슈퍼지구가 없는 데에는 여러 가지 이유가 있을 수 있습니다. 목성과 토성의 초기 이동은 지구나 화성에 축적될 수 있는 질량을 흡수하여 슈퍼지구로 바꾸는 역할을 했을 수 있습니다.

연구할 슈퍼지구가 없으면 연구자들은 많은 질문에 직면하게 됩니다. "그래도 현재의 형성 이론을 제한하고 일반적인 행성계 구조에 대한 의미를 연구하기 위해 태양계 내 추가 행성 질량의 역학적 결과를 조사하는 것이 유용합니다."라고 Kane은 썼습니다.

상세한 컴퓨터 모델과 시뮬레이션은 천문학의 중요한 부분이며, 시간이 지남에 따라 더욱 상세해지고 강력해지고 있습니다. 연구자들은 태양계 및 행성과 같은 것들이 다양한 조건에서 어떻게 형성되고 행동하는지 확인하기 위해 입력을 다양하게 합니다. 이 작업에서 케인은 어떤 일이 일어날지 알아보기 위해 우리 태양계에 슈퍼지구를 배치했습니다.

"이 논문에서 우리는 현재 태양계 구조 내에서 지구 질량의 1~10 AU 질량 범위와 장반경 범위 2~4 AU에 추가 지구형 행성을 배치하는 역학 연구 결과를 제공합니다."라고 Kane은 썼습니다.