태양계 외부 최초의 달을 둘러싼 논란

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컬럼비아 대학의 한 팀이 최초의 외계 위성을 발견 하자 일부 천문학자들은 회의적인 반응을 보였습니다.

태양계 바깥 행성을 공전하는 외계 위성 시뮬레이션. 이미지: NASA GSFC/제이 프리들랜더, 브리트 그리스월드 — 태양계 바깥 행성을 공전하는 외계 위성 시뮬레이션. 이미지: *NASA GSFC/제이 프리들랜더, 브리트 그리스월드*

천문학자들은 외계 행성 주변의 위성을 발견하는 것이 큰 업적이 될 것이라는 것을 항상 알고 있었지만, 라이브 사이언스(Live Science)에 따르면 이제 행성 과학 분야 에서 외계 위성을 발견하는 것이 얼마나 어려운지를 보여주는 논쟁이 벌어지고 있습니다. 이 이야기는 2018년 컬럼비아 대학교 천문학 조교수인 데이비드 키핑을 포함한 연구진이 최초의 외계 위성을 발견했다고 믿었을 때 시작되었습니다. 이 천체는 지구에서 약 8,000광년 떨어진 목성과 유사한 외계 행성인 케플러-1625b를 공전하고 있습니다. 이 천체는 처음에 케플러 우주 망원경을 사용하여 발견되었습니다.

케플러-1625b의 위성은 발견 당시 "케플러-1625 b I"라는 이름을 받았습니다. 이후 허블 우주 망원경의 데이터를 통해 확인되었습니다. 2022년, 키핑을 포함한 또 다른 팀이 케플러만을 이용하여 두 번째 외계 위성을 발견했습니다. 이 천체는 지구에서 5,400광년 떨어진 목성의 4.6배 질량을 가진 가스 행성 케플러-1708 b를 공전합니다. 두 번째 외계 위성으로 추정되는 케플러-1708 b 역시 첫 번째 위성과 마찬가지로 "케플러-1708 b I"라는 이름을 가지고 있습니다.

두 외계행성을 탐지하는 데 사용된 기술은 현재까지 5,000개 이상의 행성을 외계행성 목록에 추가한 통과법과 유사합니다. 통과법은 지구에서 행성이 모항성 앞을 지날 때 발생하는 모항성에서 방출되는 빛의 미세한 감소를 감지하는 데 의존합니다. 이 원리는 외계위성에도 적용되지만, 그 규모는 훨씬 작습니다. 만약 이러한 위성들이 모항성이 모항성을 통과할 때 행성 주위의 적절한 위치에 있다면, 이로 인해 빛이 미세하게 감소하게 됩니다.

그러나 이처럼 미세한 빛 감소는 외계 위성 캠프에 케플러-1625 b I과 케플러-1708 b I이 존재한다는 단서가 됩니다. 그러나 외계 위성에 의해 발생하는 빛 감소는 너무 작아서 직접 관측할 수 없습니다. 따라서 연구자들은 강력한 컴퓨터 소프트웨어 알고리즘을 사용하여 망원경 데이터를 통해 이를 파악해야 합니다.

키핑은 르네 헬러가 이끄는 자신의 팀과 상대 팀 모두 같은 망원경에서 같은 데이터 세트를 사용했지만, 케플러-1625 b I과 케플러-1708 b I이 사라진 것은 두 팀이 자체 알고리즘을 사용하여 데이터를 처리한 방식 때문일 수 있다고 말했습니다. 키핑은 허블과 케플러 데이터를 분석하는 데 선택한 소프트웨어 때문에 케플러-1708 b I을 놓쳤을 가능성이 있다고 제안했습니다. 이는 키핑 팀이 사용한 소프트웨어와 관련이 있지만, 헬러의 소프트웨어는 약간 다릅니다. 키핑은 또한 헬러 팀이 헬러 소프트웨어를 사용하는 이유는 기본 설정 외에서는 일반적으로 매우 안정적이고 데이터 처리에 사용된 일부 단계에 민감하기 때문이라고 제안했습니다. 이것이 외계 위성이 계산에서 제외된 이유를 설명할 수 있습니다.

케플러-1625 b I의 경우, 헬러와 그의 동료들은 별의 가장자리가 중심보다 더 어두운 "별의 변연감광(stellar limb darkening)" 효과가 외계 위성 신호에 영향을 미친다고 제안했습니다. 헬러 연구팀은 이 효과가 외계 위성에 의한 어두워짐보다 모항성의 관측 결과를 더 잘 설명한다고 주장했습니다. 키핑은 이러한 접근법이 잠재적 외계 위성에는 적합하지 않다고 말했습니다. 그의 연구팀은 케플러-1625 b I의 존재를 설명할 때 별의 변연감광을 고려했기 때문입니다. 헬러와 그의 연구팀은 케플러-1625 b I과 케플러-1708 b I의 존재를 믿지 않습니다.

최소한 헬러와 키핑은 추가 연구가 필요하다는 데 동의합니다. 외계 위성이 태양면 통과 시 나타나는 이유는 해왕성 크기의 거대 천체로, 지름이 지구의 1.6배에서 4배 사이이기 때문입니다. 만약 존재한다면, 그 크기는 엄청납니다. 키핑은 이것이 외계 위성이 최초의 외계 위성으로 간주되기에는 너무 이례적인 이유 중 하나라고 생각합니다. 그는 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 사용하여 우리 태양계의 위성과 더 유사한 외계 위성을 더 많이 탐색할 계획입니다.

안캉 ( Live Science 에 따르면)

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