Kepler-90 h는 지구와 얼마나 다를까?
Kepler-90 h는 중심별에서 약 0.97AU 떨어져 있으며 331.603일마다 한 바퀴 돈다. 자료에는 계산된 온도 약 294K, 섭씨 약 21도도 적혀 있다. 지구의 궤도와 익숙한 기온을 떠올리게 하지만 실제 날씨를 측정한 값은 아니다. h는 지구보다 약 1.8배 많은 에너지를 별에서 받는 목성 크기의 기체행성이다. 반지름은 지구의 약 11.25배이고 질량은 203±16배이며, 대기 성분과 실제 온도는 확인되지 않았다.
- 331.603일 h가 별을 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간
- 약 0.97AU 별과 h 사이의 평균 거리
- 지구의 약 1.8배 h가 받는 것으로 계산된 별의 에너지
- 지구의 203±16배 통과 시각과 시선속도를 함께 분석한 질량
별과의 거리만으로 기후를 알 수 있을까?
1AU는 지구와 태양 사이의 평균 거리인 약 1억 5천만km를 뜻한다. 어느 별에서나 이 거리에 있으면 액체 물이나 온화한 기후가 생긴다는 뜻은 아니다. 행성이 받는 에너지는 거리뿐 아니라 중심별이 얼마나 밝은지에 따라 달라진다. Kepler-90은 태양보다 조금 더 크고 밝아서, h는 지구와 비슷한 거리에서도 지구가 태양에서 받는 양의 약 1.7~1.85배에 해당하는 에너지를 받는다.
331.603일이라는 공전 주기도 지구의 365.26일과 같은 환경을 뜻하지 않는다. 공전 시간은 거리와 중심별의 질량이 함께 정한다. Kepler-90은 태양보다 무거우므로 비슷한 거리의 행성을 더 빠르게 돌게 한다. 거리와 주기는 궤도를 설명하지만 구름, 바람, 기압, 대기의 온실효과까지 알려 주지는 않는다.
0.97AU는 별과 h 사이의 거리이고 331.603일은 공전 주기다. 두 값만으로 h의 실제 온도와 대기 상태를 알 수는 없다.
계산 온도는 어떤 가정에 따라 달라질까?
평형온도는 행성이 별에서 받은 에너지와 우주로 내보내는 열이 같다고 보고 계산한 값이다. Kepler 자료에서 사용한 대표 계산은 들어온 빛의 30%를 행성이 반사하고, 흡수한 열이 밝은 쪽과 어두운 쪽에 고르게 퍼진다고 가정한다. h의 292~294K는 이 조건으로 계산한 값이며 대기나 표면에서 직접 잰 온도가 아니다.
294K를 섭씨로 바꾸면 약 21도다. 하지만 h가 별빛을 얼마나 반사하는지, 밝은 쪽의 열이 어두운 쪽으로 얼마나 이동하는지는 측정되지 않았다. 구름과 온실효과, 행성 내부에서 나오는 열도 실제 온도를 바꿀 수 있다. 지구도 대기의 온실효과 때문에 대기가 없다고 가정한 계산 온도보다 평균 지표면이 30도 넘게 따뜻하다. 따라서 계산값이 익숙한 기온과 같다는 이유로 h의 기후를 지구와 비슷하다고 볼 수 없다.
Kepler-90 h에는 단단한 표면이 있을까?
통과가 가린 별빛으로 구한 h의 반지름은 지구의 약 11.25배로 목성과 거의 같다. 2025년 공동 분석의 질량 203±16 지구질량은 목성 질량의 약 64%다. 두 값을 구의 평균으로 결합하면 밀도는 약 0.79g/cm³로 계산된다. 이는 목성보다 낮고 토성에 가까운 기체행성의 밀도다.
기체행성의 반지름은 별빛이 더는 쉽게 통과하지 못하는 대기 높이를 기준으로 정한다. 그 아래로 내려갈수록 기체가 점점 빽빽해지고 압력과 온도도 높아지지만, 지구의 바다와 대륙처럼 뚜렷한 단단한 경계가 나타나지는 않는다. 따라서 h에 ‘섭씨 21도의 표면’이 있다고 말하는 것은 관측 결과에도 맞지 않고 기체행성의 구조에도 맞지 않는다.
Kepler-90 h의 질량은 어떻게 측정했을까?
Kepler 주 임무는 공전 주기가 긴 h의 통과를 세 번 기록했다. 통과 깊이는 크기를 알려 주지만 질량을 직접 주지는 않는다. 질량 단서는 안쪽의 g와 h가 서로 당기면서 통과 시각을 앞당기거나 늦추는 변화에 있었다. h가 g보다 훨씬 무거워 g의 통과 시각에 큰 변화를 만들지만, 관측 횟수가 적으면 질량과 궤도 모양을 여러 방식으로 설명할 수 있다.
2020년 연구에서는 Kepler가 관측한 통과 시각의 변화로 h의 질량을 지구의 약 203배로 계산했다. 2025년 연구는 2011~2022년에 34번 측정한 중심별의 움직임과 추가 통과 시각, 2024년에 지상에서 관측한 g의 통과까지 함께 분석했다. 이 계산에서도 h의 질량은 지구의 203±16배로 나왔다. 서로 다른 자료를 더해도 약 203배라는 결과가 다시 나왔다는 점이 중요하다. 2020년의 오차 ±5와 2025년의 ±16은 사용한 자료와 계산 방법이 다르므로 숫자만 보고 어느 연구가 더 정확하다고 비교할 수는 없다.
- 2009~2013년 Kepler가 h의 긴 통과 세 번과 이웃 g의 통과 시각 변화를 기록한다.
- 2020년 g와 h의 통과 시각 변화만 분석한 연구가 h의 질량을 지구의 약 203배로 추정한다.
- 2011~2022년 HIRES 분광기가 두 바깥 행성의 중력 때문에 중심별이 움직이는 속도를 34회 측정한다.
- 2024~2025년 새 통과와 추가 시각·시선속도를 공동 분석해 h의 질량을 203±16 지구질량으로 다시 얻는다.
Kepler-90 h의 실제 기후를 알려면 무엇을 관측해야 할까?
현재 h에서 비교적 정확히 아는 것은 공전 주기와 통과에서 구한 반지름, 여러 자료를 함께 분석한 질량, 별빛으로 계산한 에너지의 양이다. 대기에 어떤 분자가 있는지, 구름은 얼마나 높은지, 별빛을 얼마나 반사하는지, 밝은 쪽의 열이 어두운 쪽으로 얼마나 이동하는지는 측정되지 않았다. h 주위를 도는 위성도 발견되지 않았으므로 온화한 환경의 위성이 있을 수 있다는 가능성을 관측 사실처럼 말해서는 안 된다.
h는 약 332일에 한 번만 별 앞을 지나므로 대기를 관측할 기회가 드물다. 이웃 g의 중력 때문에 통과 시각도 계속 달라질 수 있어 다음 통과를 정확히 예측해야 한다. 앞으로 여러 종류의 빛에서 h의 대기가 어떤 빛을 흡수하는지 측정해야 성분과 온도를 알아낼 수 있다. 그 전까지 294K는 관측을 준비할 때 사용하는 계산값일 뿐, h가 지구처럼 온화하다는 증거가 아니다.
이 페이지의 행성 색과 구름은 관측 사진이 아니다. Kepler-90 h는 별과 분리된 원반으로 촬영되지 않았으며, 현재 모습은 반지름·질량·받는 빛을 바탕으로 만든 시각화다.
출처
- NASA Exoplanet Archive — KOI-351 h Parameters and Multiple Solutions
- NASA Exoplanet Archive — Equilibrium Temperature and Insolation Definitions
- NASA Kepler — Q1–Q17 Transit Signal and Equilibrium-Temperature Assumptions
- The Astronomical Journal — Updated g and h Masses from Transit Timing and Radial Velocities
- The Astrophysical Journal — Giant Transit-Timing Variations of Kepler-90 g and h
- The Astrophysical Journal — Discovery and Analysis of the KIC 11442793 Planetary System
- NASA Science — Gas Giants and the Absence of a Hard Surface
- NASA Earth Observatory — Atmosphere and Surface Temperature