외계행성

태양계 외계행성(줄여서 외계행성; 영어: extrasolar planet 또는 exoplanet)은 태양계 밖에 있는 행성을 가리킵니다. 그러나 우리가 흔히 언급하는 외계행성은 태양계 밖에 있는 다른 항성 주위를 공전하는 행성보다 떠돌이 행성이나 치밀성 주위를 공전하는 행성 등에 더 주목합니다.

천문학자들 사이에서는 외계 행성의 추측이 나돌고 있습니다. 1990년대 초 이 가설이 현실화되면서 스위스 천문학자들은 외계행성 페가수스자리 51b를 최초로 발견했습니다. 그 후 외계 행성은 천문 분야의 인기 있는 방향이 되어, 2002년부터 매년 수십 개의 새로운 행성이 되었습니다. 발견된 외계 행성은 케플러 우주망원경이 하늘로 뜨자 더 빠르게 증가했습니다. 외계 행성을 탐사하는 방법도 시야속도법, 별을 가리는 법, 직접영상법, 미세인력렌즈법 등 다양합니다. 2020년 11월 16일 현재 3234개 행성 계통에서 4374개, 2365개 행성 계통에서 2550개 외계 행성 후보체를 발견했습니다. 

 
외계 행성이 계속 발견됨에 따라 우리는 그 물리적 성질, 구성 성분, 진화 메커니즘 등에 대해서도 마찬가지로 가정하고 연구했으며, 열목성, 열해왕성, 슈퍼지구 등 특수한 천체들을 발견했습니다. 이러한 발견은 우주에 대한 우리의 인식을 더욱 심화시켜 행성 시스템의 진화를 연구할 수 있는 계기를 제공하였고 지구 2.0을 발견할 수 있게 하였습니다. 희망이 외계인 생명의 발견을 가능케 했습니다.

 

 

국제천문학연맹(IAU)이 2006년 정의한 행성이라는 단어는 태양계만 포함하고 있어 외계 행성에는 해당되지 않습니다. 단, IAU는 외계행성에 대한 정의도 있는데, 2001년 제정되어 2003년 개정되었습니다. 그 표현은 다음과 같다.
실제 질량은 듀테륨 핵융합에 필요한 질량 하한선(태양 금속풍도와 유사한 천체의 경우 목성 질량의 13배)보다 낮으며 항성이나 항성 유해를 공전하는 천체를 행성이라고 부릅니다. 그 질량/척도 하한선은 태양계에서 사용되는 행성이 정의하는 질량/척도 하한과 같습니다.  
형성 방식과 위치에 관계없이 실제 질량이 듀테륨 핵융합에 필요한 질량의 하한선을 넘는 아항성 천체를 갈색 왜성이라고 합니다. 

 
젊은 항성단 중 듀테륨 핵융합에 필요한 질량 하한선보다 질량이 낮은 프리 플로팅 천체(free-floating objects)는 '행성'이 아니라 '아갈색 왜성'(sub-brown dwarf, 또는 다른 더 적합한 이름)으로 불립니다.
실제 이 정의는 새로운 외계 행성이 계속 발견되면서 한계가 있습니다. 어떤 천문학자는 행성 형성 메커니즘에 따라 외계 행성과 갈색 왜성, 그리고 아갈색 왜성을 구분할 것을 제안합니다.

한편 듀테륨 핵융합 임계치로 바뀌어 서로 다른 형성 메커니즘이 만들어지는 비슷한 질량(대략 몇 배에서 수십 배의 목성 질량)의 천체를 정확히 구별하지 못합니다. 행성 형성 과정에서의 흡적 과정은 암반 상태의 커널을 형성하기 때문에 최종적으로 형성되는 거행성이 듀테륨 핵융합의 하한 질량을 초과할 수 있습니다. 예를 들어 프랑스의 소피 계단래스터 분광기는 2009년 목성 질량의 14.3배인 외계 행성을 발견했습니다. 항성에는 아갈색 왜성이 존재하는데, 이는 성운이 직접 무너져 형성되지만 질량은 13배의 목성 질량 이런 천체는 1995년에 이미 발견되었습니다.

 
다른 한편, 듀테륨 핵융합의 임계치 자체는 하나의 질량 범위입니다. 대략 10-15배의 목성 질량 사이입니다. 13배의 목성 질량은 결코 하나의 정확한 값이 아닙니다. '태양계 외행성 백과사전' 데이터베이스에서 우리는 질량 15개 목성 질량 이상의 외계 행성을 볼 수 있습니다.  

 

네이밍 방식

외계 행성 명명법 안내도

외계 행성의 명명은 워싱턴 멀티플리시티 카탈로그(WMC)의 명명 시스템을 보완한 것으로 국제천문학연합이 채택하고 있습니다. WMC 네임 시스템 중 가장 밝은 별이나 가장 밝은 별을 가진 항성 시스템에서는 알파벳 태그 'A'로 이름을 붙입니다. 항성 시스템 'A'에 포함된 다른 항성/항성 시스템 순서는 'B', 'C' 등으로 명명됩니다. 더 낮은 단계의 항성 시스템이나 항성들은 이전 하나 이상의 주 탭에 접미사, 두 번째 단계는 소문자, 세 번째 단계는 숫자를 붙입니다. 만약 삼성 시스템이 있다면, 두 항성은 서로 밀접하게 회전합니다. 이 두 항성은 세 번째 항성보다 더 밝고, 세 번째 항성 주위를 먼 궤도로 돌고 있다면, 이 두 항성은 Aa와 Ab로, 먼 항성은 B로 명명될 것입니다. 그러나 역사적인 이유로 항상 이 기준을 따르는 것은 아닙니다.

이와 같은 표준을 확장하여 우리는 보통 모성의 이름 다음에 소문자를 붙여 외계 행성을 명명합니다. 행성 시스템에서 발견된 첫 행성은 'b'(모성은 'a'로 인식됨)로 명명되고, 이후 발견된 행성은 소문자 순으로 명명됩니다. 만약 같은 계통에서 여러 행성이 동시에 발견된다면, 행성에서 모성까지의 거리에 따라멀리까지 소문자 알파벳 순서로 명명합니다. 물론 이 밖에도 특별한 사정이 있습니다.

IAU 외계 행성 명명 선전도
한편 국제천문연맹은 2014년과 2019년 각각 전 세계를 대상으로 외계행성 명명 공모를 진행했습니다. 명명 후보군에 포함될 외계 행성은 원래의 번호 외에 새로운 이름을 얻게 됩니다. 예를 들어 중국 천문학자가 발견한 최초의 태양계 외행성 HD 173416 b는 20에서19년 명명 결과 '망슈'라는 아름다운 이름을 얻었습니다.