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해왕성 발견 180주년 — 망원경이 아닌 수학으로 찾아낸 최초의 행성

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This montage of images of the planets visited by NASA's Voyager 2 was prepared from an assemblage of images taken by the 2 Voyager spacecraft.  https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01483

NASA/JPL·NASA-PD

태양계 가장 바깥쪽 주요 행성인 해왕성은 1846년 9월 23일 발견됐으며, 하늘을 관측하는 것만이 아니라 수학 계산으로 찾아낸 최초의 행성이다. 천왕성이 예측 궤도에서 벗어나는 현상을 설명하기 위해 프랑스의 위르뱅 르베리에(Urbain Le Verrier)와 영국의 존 코치 애덤스(John Couch Adams)가 각자 독립적으로 미지의 행성 위치를 계산했고, 르베리에의 예측값을 받은 요한 고트프리트 갈레(Johann Gottfried Galle)가 베를린 천문대에서 해왕성을 찾아냈다. 실제 위치는 르베리에의 예측에서 1° , 애덤스의 예측에서 12° 떨어져 있었다. 발견 이후 르베리에와 애덤스 중 누가 진짜 발견자인지를 두고 프랑스와 영국 사이의 정치적 긴장까지 얽힌 국제적 논쟁이 벌어졌으나, 오늘날에는 두 사람과 갈레가 함께 공로를 인정받는다. 한편 갈릴레오는 1612년 초기 망원경으로 해왕성을 기록했지만 항성으로 여긴 것으로 보인다.

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행성과학·태양계

가스 원반 소멸 이후에도 평균운동공명 형성 가능…N체 시뮬레이션 연구

연구진은 M형 왜성 주위에 미행성체 1만 개를 배치한 N체 시뮬레이션을 10건씩 두 그룹(균일 질량 분포 vs 대형 배아가 섞인 이중 분포)으로 총 20건 수행해 1,000만 년(10 Myr)에 걸쳐 진화를 추적했다. 1 Myr 시점에는 40%(8/20)의 시스템이 공명에 가까운 주기비를 보였으나 고차 공명이 해체되면서 10 Myr에는 25%(5/20)로 감소했다. 공명각 추적 결과 10 Myr 시점의 모든 잔존 시스템은 공명각이 순환(circulation) 상태였고, 한 시스템만 약 2~7 Myr 사이에 일시적 칭동(libration) 구간을 거친 뒤 다시 순환으로 돌아갔다. 연구진은 가스 원반 없이도 충돌 병합만으로 평균운동공명 형성이 가능하지만 이 경우 진짜 공명보다 '근접 공명' 배치가 크게 우세하며, 형성 비율은 초기 질량 분포에 민감하지 않다고 결론지었다.

arXiv astro-ph.EP (행성계)

This artist's illustration depicts the exoplanet LHS 3844b, which is 1.3 times the mass of Earth and orbits an M dwarf star. The planet has no apparent atmosphere, and its surface may be covered mostl
천문·천체물리

JWST 관측서 암석형 외계행성 GJ 357 b의 낮면 온도가 예상보다 높게 측정

JWST 핫록스 서베이(Hot Rocks Survey) 연구진이 가까운 적색왜성을 도는 암석형 외계행성 GJ 357 b를 JWST/MIRI F1500W로 이차식(secondary eclipse) 관측한 결과, 식 깊이 200.5 ± 12.7 ppm과 15μm 낮면 밝기온도 923(+39/-38) K를 측정했다. 이는 본드 알베도 0·열 재분배 없음을 가정한 기준 온도 686 ± 14 K를 크게 웃도는 값으로, 알베도 0의 회색 대기 없는 표면 모델과는 5.2σ 차이를 보였고 순수 CO2, 순수 H2O, CO2 100 ppm을 포함한 N2 등 고평균분자량 대기 모델과도 맞지 않았다. 연구진은 초과 복사의 가능한 설명으로 파장에 따라 달라지는 표면 방출률, 국지적인 고온 영역, 또는 검증 모델에 포함되지 않은 대기 온도 구조·불투명도 요인을 제시했다. 연구진은 후속 중적외선 식 분광 관측이 낮면 방출 스펙트럼의 형태를 제약해 이 가설들을 검증하는 데 도움이 될 것이라고 밝혔다.

arXiv astro-ph.EP (행성계)

All seven planets discovered in orbit around the red dwarf star TRAPPIST-1 could easily fit inside the orbit of Mercury, the innermost planet of our solar system. In fact, they would have room to spar
천문·천체물리

수직 전단 불안정성(VSI) 약화가 Class II 원시행성계 원반 형태를 설명한다 — 먼지 응집·침강 시뮬레이션

원시행성계 원반의 수직 전단 불안정성(VSI)은 먼지를 높은 고도까지 들어올려 밀리미터 관측에서 두꺼운 원반으로 보이게 하지만, 이는 실제 관측된 대부분의 Class II 원반 형태와 맞지 않는다. 연구진은 먼지 응집·침강과 먼지-기체 열적 적응 효과를 함께 고려한 시뮬레이션에서, 관측되는 얇은 원반 구조와 마이크로미터 산란광의 그릇 모양 형태가 자연스럽게 재현됨을 보였다. 침강에 따른 응집이 원반 대기의 먼지를 제거해 기체 냉각을 늦추고, 동시에 형성된 밀리미터 크기 입자의 조밀한 중앙면 층이 기체에 항력을 가해 VSI의 주름(corrugation) 모드를 종료시킨다. 이 과정은 먼지 성장 시간규모에서 진행되어 수십만 년 이내에 강한 VSI 난류를 억제하며, 따라서 VSI는 주로 Class I 진화 단계에 국한될 수 있다.

arXiv astro-ph.EP (행성계)

The Elephant's Trunk Nebula, a dense column of interstellar gas and dust inside the larger IC 1396 emission region in the constellation Cepheus, roughly 2,400 light-years from Earth. Captured in narro
천문·천체물리

원시행성계 원반 편광으로 액시온형 입자 암흑물질 탐색: HD 163296 관측에서 첫 상한값 도출

액시온형 입자(ALPs)는 빛의 편광각을 회전시키는 복굴절 효과를 유발할 수 있어 초경량 암흑물질 탐색 수단이 될 수 있다. 연구진은 원시행성계 원반(PPD)을 가진 HD 163296의 기존 근적외선 편광 관측 자료를 다중 시점 시계열로 분석했으며, 6개 시점의 시계열은 측정 불확도 범위 내에서 일정한 편광각과 부합했고 약 170~400일 시간척도에 민감했다. 편광각 불확도는 1.6~6.4도 수준으로, 광학적으로 두꺼운 원반에서의 다중 산란이 일부 원인으로 지목됐다. 이를 바탕으로 원반 편광 변동성에서 유도한 ALP-광자 결합의 첫 상한값 g_aγ ≲ 7.5 × 10^-12 (m_a / 10^-22 eV) GeV^-1 을 제시했으며, 편광각 불확도를 약 0.1도까지 낮추면 세계 최고 수준의 민감도에 도달할 것으로 전망했다.

arXiv astro-ph.EP (행성계)