Kepler-90 d

Kepler-90 i와 d 사이에는 다른 행성이 있을까?

Kepler-90 i의 공전 주기는 약 14.45일이고, 그다음으로 확인된 d의 주기는 약 59.74일이다. 공전 주기가 한 번에 네 배 넘게 길어지는 이 구간에서는 아직 행성이 발견되지 않았다. 하지만 발견되지 않았다는 사실이 행성이 없다는 증거는 아니다. 2025년 연구에서는 이 구간의 중간 궤도에 지구의 1.3배 크기인 행성이 별 앞을 지나더라도, Kepler 자료에서 그 신호를 찾아낼 가능성이 50%보다 낮을 수 있다고 계산했다.

• 약 59.74일 반복 통과로 측정한 d의 공전 주기
• 약 4.13배 i에서 d로 늘어나는 공전 주기
• 지구의 약 2.87배 통과 깊이와 별 크기로 구한 d의 반지름
• 50% 미만 중간 궤도에 넣은 지구 1.3배 크기 행성의 신호를 찾아낸 비율

작은 행성의 통과는 왜 놓치기 쉬울까?

현재 알려진 행성을 별에서 가까운 순서로 놓으면 b, c, i, d다. i와 d의 공전 주기 차이는 약 45.3일이며, 주기를 기준으로 한 중간 지점은 약 29.4일이다. 이 주기로 도는 행성이 있다면 Kepler가 관측한 약 4년 동안 별 앞을 대략 50번 지날 수 있다. 횟수는 많아 보이지만, 행성이 가리는 별빛의 양이 매우 적으면 잡음 속에서 찾기 어렵다.

지구의 1.3배 크기인 행성이 Kepler-90 앞을 지나면 별빛은 약 1만분의 1 줄어든다. 관측 중단과 별 자체의 밝기 변화, 기기 잡음, 이미 알려진 여러 행성의 신호가 겹치면 이런 작은 변화가 묻힐 수 있다. 실제로 크기가 비슷한 i도 같은 자료에 있었지만 여러 분석에서 놓쳤다. 2017년 인공지능이 이 신호를 우선 검토할 후보로 골라낸 뒤 별도의 통계 검증을 거쳐 행성으로 확인됐다.

별 앞을 여러 번 지나는 행성도 신호가 작으면 자료에서 놓칠 수 있다. 아직 신호를 찾지 못했다는 사실만으로 행성이 없다고 결론 내릴 수는 없다.

행성이 존재할 가능성과 발견할 가능성은 어떻게 다를까?

2025년 연구진은 i와 d 사이에 가상의 행성을 넣고 두 가지를 시험했다. 먼저 이 행성이 주변 행성과 충돌하지 않고 오랫동안 궤도를 유지할 수 있는지 계산했다. 지구의 몇 배에서 수십 배 질량을 넣은 여러 계산에서 가상 행성은 안정적인 궤도를 유지했다. 이는 i와 d 사이에 행성이 존재할 수 있는 공간이 있다는 뜻이며, 실제 행성이 발견됐다는 뜻은 아니다.

다음으로 연구진은 실제 Kepler 자료의 잡음과 행성 탐색 과정을 반영해 가상 신호를 얼마나 자주 찾아내는지 계산했다. 중간 궤도에 지구의 1.3배 크기인 행성을 넣었을 때는 별 앞을 지나도록 설정해도 절반 이상을 놓쳤다. 따라서 작은 행성의 통과가 실제 자료에 남아 있을 가능성이 있다. 바깥쪽 거대 행성의 중력이 가상 행성의 궤도를 기울여 별 앞을 지나지 못하게 한다는 설명은 계산에서 충분한 효과를 보이지 않았다.

안정적인 궤도가 가능하다는 계산은 숨은 행성을 발견했다는 뜻이 아니다. 바깥 거대 행성의 영향이 약했다는 결과도 별 앞을 지나지 않는 모든 행성을 없다고 판단한 것은 아니다. 현재 확인된 사실은 i와 d 사이에 행성이 없다는 것이 아니라, 믿을 만한 추가 신호가 아직 없다는 것이다.

Kepler-90 d의 크기가 빈 궤도를 설명할 수 있을까?

d의 반지름은 지구의 약 2.87배로 안쪽의 b·c·i보다 훨씬 크다. 이 정도 크기는 암석핵 위에 물처럼 쉽게 증발하는 물질이나 수소·헬륨 대기를 많이 가진 행성에서 흔히 나타난다. 하지만 크기만으로 내부 물질을 확정할 수는 없다. NASA Exoplanet Archive의 약 8.6 지구질량도 d의 중력을 직접 측정한 값이 아니라, 비슷한 크기의 다른 행성 통계로 추정한 값이다.

i 다음에 있는 d에서 행성 크기가 갑자기 커지는 모습은 행성계가 만들어지고 대기를 잃은 과정을 연구할 단서가 된다. 그러나 i와 d 사이가 넓기 때문에 d가 커졌다거나, d가 주변의 작은 행성을 밀어냈다는 증거는 없다. d의 실제 질량과 궤도 모양, 중간 행성의 존재 여부를 알아야 이런 설명을 시험할 수 있다.

1. 현재 관측 i의 14.45일과 d의 59.74일 사이에서 확인된 통과 신호가 없다.
2. 가상 신호 찾기 크기와 주기를 정한 가상 행성의 신호를 자료에 넣고 얼마나 자주 찾아내는지 계산한다.
3. 궤도 안정성 계산 가상의 행성이 주변 행성과 충돌하지 않고 궤도를 유지할 수 있는지 확인한다.
4. 추가 관측 별의 밝기 자료를 다시 분석하고 통과 시각과 별의 움직임에서 추가 행성의 영향을 찾는다.

d의 환경과 숨은 행성은 어떤 관계가 있을까?

d는 별에서 약 0.32AU, 약 4,790만km 떨어져 있다. d가 받는 에너지는 지구가 태양에서 받는 양의 약 18배로 계산된다. 별빛을 반사하는 정도와 열의 이동을 단순하게 가정한 온도는 약 520K, 섭씨 약 247도다. 이 값은 실제 대기나 표면에서 측정한 온도가 아니며, d의 구름과 색, 내부 모습도 직접 관측되지 않았다.

추가 행성을 찾으려면 Kepler의 별 밝기 자료를 더 민감한 방법으로 다시 분석하고, 의심되는 신호가 같은 주기와 모양으로 반복되는지 확인해야 한다. 행성 중력 때문에 별이 움직이는 속도나 기존 행성의 통과 시각이 바뀌는 정도를 찾는 방법도 있지만, Kepler-90처럼 멀고 어두운 별에서는 측정하기 어렵다. 지금은 i와 d 사이에 추가 행성이 있는지 없는지 판단하기에 관측 자료가 충분하지 않다.

출처

• NASA Exoplanet Archive — Kepler-90 d Parameters and Mass Provenance
• The Astronomical Journal — The Gap–Giant Association: Are Planets Hiding in the Gaps?
• The Astronomical Journal — Identifying Exoplanets with Deep Learning
• The Astronomical Journal — Final Kepler Mission Transiting Planet Search
• NASA Exoplanet Archive — Kepler Completeness and Reliability
• Astronomy & Astrophysics — The Planetary System to KIC 11442793
• NASA Science — Kepler Transit Method