솜사탕처럼 가벼운 외계행성 : 젊은 연대의 증거? : 천문학-우주 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

2025-01-13

솜사탕처럼 가벼운 외계행성 : 젊은 연대의 증거?

(’Super-Puff’ Exoplanets : Evidence of Youth?)

by Jake Hebert, Ph.D.

천문학자들은 케플러-51(Kepler-51) 항성계에서 네 번째 외계행성(exoplanet)의 존재를 추론했다.[1, 2] 그들은 이 항성계의 세 번째 외계행성이 모델이 예측한 것보다 두 시간 일찍 모항성 앞을 지나갈 때, 이 발견을 했다. 천문학자들은 이전에 알려지지 않았던 네 번째 외계행성의 존재를 통해 이 오류를 설명할 수 있었다. 그러나 이 이야기에서 성경적 창조론자들에게 가장 흥미로운 점은, 이전에 알려진 세 개의 외계행성들이 극도로 낮은 밀도를 갖고 있기 때문에 "슈퍼퍼프(super-puff)" 행성들이라고 불려지고 있다는 것이다. 이러한 저밀도의 외계행성들은 행성 형성의 진화론적 모델에 도전하며, "수십억 년"이라는 연대 개념에 도전할 수 있다.

이 논문을 쓴 제시카 리비-로버트(Jessica Libby-Roberts)는 이러한 슈퍼퍼프 행성들의 수수께끼를 설명했다 :

슈퍼퍼프 행성들은 질량이 매우 낮고, 밀도가 낮다는 점에서 매우 이례적이다.... 케플러-51 항성을 공전하는 것으로 이전에 알려진 세 개의 행성들은 토성 크기 정도이지만, 지구 질량의 몇 배에 불과해, 솜사탕과 같은 밀도를 갖고 있다. 우리는 이 행성들이 작은 핵과 거대한 수소 및 헬륨 대기를 갖고 있다고 생각하지만, 이러한 이상한 천체가 어떻게 형성됐는지, 그리고 젊은 항성의 강렬한 복사선에 의해 대기가 왜 날아가지 않았는지는 여전히 미스터리로 남아 있다.[1]

이론적 모델에 따르면, 슈퍼퍼프 행성들은 존재해서는 안 되지만, 케플러-51의 행성들은 2019년까지 그중 6개가 탐지됐다.[3] 또 다른 슈퍼퍼프 가스 거대 외계행성도 핵의 질량이 예측된 이론보다 적기 때문에, 동일과정설적 이론에 도전한다.[4] 게다가 이러한 슈퍼퍼프 행성들이 어떻게 그렇게 오랜 기간 동안 생존할 수 있었는지 알기 어렵다.

슈퍼퍼프의 밀도는 매우 낮기 때문에, 대기는 기껏해야 미약하게 있을 것이다. 강력한 표면 중력이 없다면, 대기는 모항성에 의해서 약 1,000년 이내에 증발되어 사라질 것이다. 우리가 보고 있는 슈퍼퍼프 외계행성들은 이보다 훨씬 오래되었지만, 아직도 여전히 그들의 펼쳐진 대기를 유지하고 있다.[3]

동일과정설 천문학자들은 슈퍼퍼프의 존재를 설명하는 데 어려움을 겪기 때문에, 관측 오류로 인해서 슈퍼퍼프의 밀도가 실제보다 낮게 보이는 것이라고 제안했다. 처음 세 개의 케플러-51 행성들과 마찬가지로, 투과 방법으로 탐지된 외계행성이 큰 고리를 갖고 있다면, 이 고리로 인해 천문학자들은 행성의 크기를 과대평가하고 밀도를 과소평가할 수 있다는 것이다. 그러나 이 설명이 모든 경우에 작동되는 것은 아니다.[5]

또 다른 제안된 설명은 외계행성들이 서서히 대기를 잃고 있으며, 유출되는 가스가 매우 작은 먼지 입자들을 높은 고도로 운반했다는 것이다. 먼지가 높이 올라가면, 추론되는 행성 반지름이 더 커 보이고, 밀도는 실제보다 낮아질 것이다.[6] 이 시나리오는 케플러-51 행성들 중 두 행성의 투과 스펙트럼에 스펙트럼 선이 나타나지 않는 이유를 설명할 수 있다. 스펙트럼 선은 대기 중 높은 먼지 입자에 의해 "퇴색(washed out)"될 수 있었다는 것이다.[3, 7] 그러나 이 메커니즘은 이 먼지 입자들이 정적인 대기에서 오랫동안 고도를 유지하지 못하기 때문에, 지속적인 가스 유출을 필요로 한다. 이 메커니즘이 첫 번째 케플러-51의 행성인 케플러 51b에서 작동하려면, 연간 지구 질량의 최소 10억 분의 1이 필요하다. 그러나 주류 천문학자들은 케플러 항성계의 나이가 5~10억 년 전의 것으로 생각하기 때문에, 유출률이 연간 지구 질량의 10억 분의 1을 초과할 수 없다. 왜냐하면 이보다 더 큰 유출률은 그 당시에 슈퍼퍼프의 대기를 완전히 제거했을 것이기 때문이다.[6]

또 다른 가능한 설명이 있다. 이 슈퍼퍼프 행성들이 수억 년 전이 아니라, 수천 년 전의 행성이라면 어떨까? 그렇다면 먼지 유출 설명은 필요하지 않을 수 있으며, 특히 원래 생성된 외계행성의 크기가 오늘날보다 훨씬 컸다면, 더욱 그렇다. 반면에 '먼지 유출' 설명은 케플러-51 외계행성 두 개의 평평한 투과 스펙트럼도 설명하기 때문에 매력적이다. 하지만 그럼에도 불구하고 '장구한 시간'에는 여전히 문제가 있을 수 있다. 나중에 케플러 51b 유출률이 연간 지구 질량의 10억 분의 1 이상으로 측정된다면 어떻게 될까? 그렇다면 약 10억 년 전에 형성된 케플러 51b는 더 이상 존재하지 않아야 하지만, 수천 년 전이라면 여전히 존재할 수 있다.

슈퍼퍼프 외계행성들은 다른 많은 외계행성들과 마찬가지로, 진화론적 행성 형성 이론에 심각한 어려움을 초래한다.[8, 9, 10] 그리고 다른 외계행성들과 마찬가지로 이러한 '슈퍼퍼프'도 장구한 연대 개념에 문제가 될 수 있다.[11, 12, 13] 성경은 창조주 하나님이 불과 수천 년 전에 우주를 창조하셨다고 증언하고 있으므로, 이는 놀라운 일이 아니다.[14, 15]

*Super-Puff planets 에 대한 사진은 여기를 클릭.

References

1. Webb Observations Discover New Planet in Kepler-51 ‘Super-Puff’ System. Pennsylvania State University. Posted on phys.org December 3, 2024, accessed December 9, 2024.

2. Masuda, K. et al. 2024. A Fourth Planet in the Kepler-51 System Revealed by Transit Timing Variations. The Astronomical Journal. 168: 294.

3. Kohler, S. Inflating a Super-Puff Planet. American Astronomical Association NOVA. Posted on aasnova.org March 4, 2019, accessed December 9, 2024.

4. Lewis, S. “Super Puff” Exoplanet Is as Big as Jupiter but 10 Times Lighter, Confusing Astronomers. CBS News. Posted on cbsnews.com January 19, 2021, accessed December 9, 2024.

5. Piro, A. L. and S. Vissapragada. 2020. Exploring Whether Super-Puffs Can Be Explained as Ringed Exoplanets. The Astronomical Journal. 159 (131).

6. Wang, L. and F. Dai. 2019. Dusty Outflows in Planetary Atmospheres: Understanding “Super-Puffs” and Transmission Spectra of Sub-Neptunes. The Astrophysical Journal Letters. 873: L1.

7. Libby-Roberts, J. et al. 2020. The Featureless Transmission Spectra of Two Super-puff Planets. The Astronomical Journal. 159 (57): 1–20.

8. Thomas, B. Planet Formation Theory Collides with Backward-Orbiting Planets. Creation Science Update. Posted on ICR.org April 27, 2010, accessed December 13, 2024.

9. Hebert, J. Nebular Hypothesis Doesn’t Hold Together. Creation Science Update. Posted on ICR.org October 18, 2018, accessed December 13, 2024.

10. Hebert, J. Exoplanet Too Large for Its Star. Creation Science Update. Posted on ICR.org January 15, 2024, accessed December 13, 2024.

11. Hebert, J. New Exoplanet’s Year is Just 16 Hours. Creation Science Update. Posted on ICR.org December 13, 2021, accessed December 13, 2024.

12. Hebert, J. “Hot Jupiter” on the Verge of Destruction. Creation Science Update. Posted on ICR.org March 19, 2020, accessed December 13, 2024.

13. Hebert, J. Hot Neptune Atmosphere “Shouldn’t Exist.” Creation Science Update. Posted on ICR.org November 5, 2020, accessed December 13, 2024.

14. Genesis 1, Psalm 19:1–2, Colossians 1:13–18.

15. Johnson, J. J. S. 2008. How Young Is the Earth? Applying Simple Math to Data Provided in Genesis. Acts & Facts. 37 (10): 4.

* Dr. Jake Hebert is a research associate at the Institute for Creation Research and earned his Ph.D. in physics from the University of Texas at Dallas.

*관련기사 : 목성보다 크지만 더 가벼운 ‘솜사탕’ 행성…초저밀도의 비밀(2024. 6. 29. 한겨레)

https://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/1102349.html

제임스웹, 모래비 내리는 ‘솜사탕 외계행성’ 발견 (2024. 6. 29. 한겨레)

https://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/1116711.html

천문학자, 폭신폭신한 솜사탕 같은 밀도의 외계 행성 발견 (2024. 5. 17. 포커스온경제)

https://www.foeconomy.co.kr/id/p2DNISkiqVJpaLJL28CH

솜사탕처럼 가벼운 거대 행성 존재한다 (2019. 12. 20. ZDNET Korea)

https://zdnet.co.kr/view/?no=20191220103819

NASA가 발표한 '솜사탕처럼 가벼운 행성'의 정체는? (2019. 12. 20. 데일리포스트)

https://www.thedailypost.kr/news/articleView.html?idxno=72185

*참조 : ▶ 외계행성

https://creation.kr/Topic302/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6718952&t=board