안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 행성궤도는 왜 타원형궤도로 도는게 일반적인가요
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.이러한 현상은 케플러의 제1법칙으로 설명을 하게 하는데 모든 행성들은 타원 궤도로 항성을 공전하게 되는데 이는 타원의 두 초점 중 하나에 항성이 위치하기 때문에 가능하며 하나의 완벽한 원에 비해 두개의 초점을 가지게 되어 하나가 태양과 같은 중심항성으로서 이심률이라는 값을 가지게 되어 상호작용하며 중력과 운동 에너지가 균형을 이루며 항성과 행성 사이의 인력을 제공하여 행성을 항성 주위로 끌어당기게 하는 중력과 운동에너지에 의해 항성 주위를 돌면서 중력과 운동에너지의 조화로 자연스럽게 타원형 궤도를 형성하게 되는것으로 알려져 있습니다~ 완벽한 원형 궤도는 매우 특별한 조건에서만 형성될 수 있으며, 천체 간의 중력 상호작용이 전혀 없는 상태에서만 유지될 수 있습니다. 하지만 우주에서 다양한 천체들이 상호작용하는 현실에서는 완벽한 원형 궤도를 유지하기 어렵습니다. 행성이 항성 주위를 공전할 때, 그 주위의 다른 행성들과 상호작용하거나 외부 천체의 중력 영향을 받을 수 있습니다. 이러한 영향은 행성의 궤도를 미세하게 변화시키며, 완벽한 원형 궤도에서 벗어나 타원형 궤도가 만들어질 수 있습니다. 즉 타원형 궤도가 중력과의 상호작용에서 가장 안정적이고 자연스럽기 때문에 타원궤도가 대부분인것이지요!
지구과학·천문우주
Q. 거대한 가스형행성이 항성계에서 어떻게 만들어지나요
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.거대한 가스형 행성의 경우 항성계에서 만들어지는 과정은 암석형 행성과는 조금 다른 매커니즘을 따르게 됩니다. 가스형 행성은 수소와 헬륨같은 가벼운 원소로 이루어져있꼬 매우 큰 지량과 강한 자기장을 가지게 합니다. 가스형 행성은 초기 태양계 성운 내에서 미세한 먼지 입자들이 중력에 의해 서로 뭉쳐 암석질 핵을 형성하고 작은 입자들이 서로 충돌하고 결합하면서 점 점 더 큰 천체로 성장하게 되고 암석형 행성의 경우 핵이 형성되고 더이상 성장하지 않지만 가스형 행성은 더 큰 성장을 하게 되면서 태양계의 목성이나 토성과 같은 경우엔 이러한 경우로 생성이 되는것이지요~ 암석의 핵이 일정한 크기인 지구 질량의 10배정도가 넘으면 강한 중력에 의해 주변의 가스를 포획하고 천체가 빠르게 질량을 증가시키며 그 주변에 있떤 성운의 가스가 행성 주위로 끌려들어가게 됩니다. 그렇게 되면서 질량이 계속 증가하면 주변 가스와 충돌하여 거대한 대기를 형성하고 핵이 충분히 크게 되면 태양 성운 같은 항성계 성운이 남아 있는 가스를 빠르게 포획하게 되어 가스가 다 소모되기 전에 충분히 빠르게 축적되어 가스형 행성을 만들게 되는 것이지요! 가스형 행성은 대규모 가스를 포획하면서 거대한 대기를 형성합니다. 이 대기는 행성의 중력에 의해 묶여 있으며, 대부분이 수소와 헬륨으로 구성됩니다. 가스형 행성은 이 과정에서 행성 자체보다 훨씬 두꺼운 대기를 형성하게 됩니다. 주변의 물질들이 다 소모되거나 항성풍에 의해 흩어지기 전에 대량의 가스를 포획하여 가스형 행성을 지속적으로 성장시키게 하는 것입니다!
지구과학·천문우주
Q. 목성형 행성이 다른 항성계도 가까이 있는게 많이 보이나요
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.뜨거운 목성은 태양으로부터 상당히 먼 위치에 있지만 외계형 목성형 행성들은 태양계와 다른 배치로 나타나는것으로 알려져있습니다~ 항성에 매우 가까이 있는 거대한 가ㅡ혀 ㅇ행성들이 많이 발견되었꼬 이곳들은 가스형 행성으로서 항성과 가까운 곳에 위치한 외계 행성을 의미하게 되는 것이지요~ 외계 행성 탐사의 초기에는 도플러 효과나 항성의 밝기 변화를 관측하는 방식으로 행성을 찾게 되는데 이러한 방법들은 행성이 항성 가까이에 있어 중력의 영향을 크게 주거나 항성의 빛을 주기적으로 가리는 경우를 더 쉽게 감지하여 탐지하게 되는 것입니다~초기 연구에서 많은 뜨꺼운 목성이 발견되었꼬 이들은 항성계에서 목성형 행성들이 항성 가까이에 있따고 생각하였지만 시간이 지나면서 탐지 기술이 발전하게 되었꼬 다양한 거리에 목성형 행성이 존재하는것을 알게 되었습니다!이는 행성 이동 현상으로 설명을 하게 되는데 목성형의 가스 행성은 원래 항성으로부터 먼곳에 있었지만 항성으 ㅣ중력과 디스크 내의 가스 및 먼지의 상호작용으로 점점 더 가까이 움직이게 된것으로 보고 있습니다!
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Q. 어중간한 중간질량 블랙홀은 왜 없나요
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.현재가지 관찰된(관찰된 경우입니다!) 블랙홀은 2가지이며 항성과 비슷한 질량의 블랙홀, 초거대질량 블랙홀인데 이 둘의 중간에 해당하는 중간질량 블랙홀은 상대적으로 희귀하게 발견되고 있낀합니다! 별과 비슷한 질량의 블랙홀은 대형 항성이 초신성 폭발 후 붕괴하여 형성되며 그 질량 범위가 태양의 몇배에서 수십배 사이가 되며 초거대질량 블랙홀은 은하 중심에 위치하며 그 형성 과정에 대해선 아직 정하ㅗㄱ히 밝혀지지 않았으나 초기에 매우 큰 질랴을 갖거나 작은 블랙홀들이 합쳐지면서 질량을 키웠을거라고 생각합니다. 중간질량 블랙홀은 이 두 범주 사이에서 형성될 수 있지만, 그 형성 경로가 상대적으로 복잡하고 드문 것으로 보입니다. 현재 알려진 이론에 따르면, 중간질량 블랙홀이 별질량 블랙홀에서 성장하거나, 여러 작은 블랙홀들이 합쳐지면서 형성될 수 있지만, 이런 과정이 일어나기 위해서는 특수한 환경이 필요합니다. 중간질량 블랙홀은 질량이 너무 작아 초대질량 블랙홀처럼 쉽게 감지되지 않고, 너무 커서 별질량 블랙홀처럼 항성 주위에서 물질을 강력하게 흡수하는 과정에서 방출되는 X선 등의 신호가 눈에 잘 띄지 않을 수 있습니다.중간질량 블랙홀은 크기가 작기 때문에 주변 물질과의 상호작용에서 발생하는 빛이나 에너지가 매우 미미하거나 탐지하기 어려울 수 있습니다. 일반적으로 블랙홀은 주변 물질을 흡수하면서 강력한 X선을 방출하기 때문에 발견되지만, 중간질량 블랙홀은 흡수할 물질이 상대적으로 적거나 활동성이 적을 수 있습니다. 이로 인해 중간질량 블랙홀이 존재하더라도 기존 관측 장비로는 이를 쉽게 포착하기 어렵습니다.
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Q. 태양 중력렌즈 현상을 이용한 망원경은 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.중력렌즈는 아이슈타인의 일반상대성이론에 의해 예측되는 현상으로서 질량을 ㄱ진 천체가 빛의 경로를 굴절시키게 하는 것으로서 질량이 큰 물체인 태양이나 은하는 주위의 시공간을 왜곡시켜 근처를 지나가는 빛을 휘어지게 합니다. 빛이 렌즈를 통과하면서 굴절되는 것과 비슷한 효과를 내며 매우 먼 천체가 중력렌즈로 인해 여러개의 이미지로 보이거나 호가대되어 보이게 되며 자연적인 망원경 역할을 해줄수 있다는 것이지요~ 태양의 중력렌즈 효과는 태양의 중력장이 빛을 굴절시키면ㅅ ㅓ매우 멀리 있는 천체의 빛을 모아주는 역할을 하게 될수 있으며 이 괒어에서 태양의 중력장이 마치 거대한 렌즈처럼 작용하여 그 뒤에 있는 천체의 빛이 굴절되고 확대되어 나타나게 됩니다. 태양을 중심으로 이 중력렌즈를 활용하기 위해선 태양에서 매우 먼거리인 약 550억 km정도에 위치하여야 하며 이로 인해 먼 천체에서 오는 빛을 증폭하여 관측하게 될수 있께 되는것이지요~ 중력렌즈 효과로 인해 멀리 있는 천체의 빛이 태양 주변에서 굴절되고, 그 빛이 특정 초점 거리에 모이게 됩니다. 태양 중력렌즈 망원경은 이 모인 빛을 수집하여 매우 멀리 있는 천체(예: 외계 행성, 먼 은하 등)의 상세한 이미지를 얻는 역할을 합니다.