스페이스 클럽 인공지능은 NASA 데이터에서 100개가 넘는 새로운 세계를 발견합니다

[발사대]

별에 너무 가까워서 10.5시간 만에 한 바퀴 도는 행성의 예술가 상처입니다. 출처: NASA, ESA, 그리고 A. Schaller (STScI용).

워릭 대학교에서 개발한 인공지능 도구는 NASA의 통과 외계행성 탐사 위성(TESS)에서 이전에 숨겨져 있던 풍부한 외계 행성을 밝혀내어 100개 이상의 행성을 검증하고 수천 개의 후보를 확인했습니다.

RAven(Ra'nking and Validation of ExoplaNets)이라는 새로운 시스템은 TESS 임무 첫 4년 동안 수집된 220만 개 이상의 별을 관측하는 데 적용되었습니다. 자동화 탐지, 머신러닝, 통계 검증을 하나의 파이프라인에 결합함으로써, 팀은 지금까지 가장 포괄적인 근접 궤도 행성 카탈로그 중 하나를 만들어냈습니다.

"새로 개발한 RAVEN 파이프라인을 사용해 118개의 새로운 행성과 2,000개 이상의 고품질 행성 후보를 검증할 수 있었으며, 그중 거의 1,000개는 완전히 새로운 행성입니다."라고 영국 워릭 대학교의 박사후 연구원이자 이 연구의 주저자인 마리나 라파르가 마그로 박사는 말합니다. "이것은 가까운 행성들 중 가장 잘 특성화된 샘플 중 하나이며, 미래 연구를 위한 가장 유망한 시스템을 식별하는 데 도움이 될 것입니다."  

TESS는 별의 밝기가 미세하게 떨어지는 현상을 감지하여 행성을 탐색하는데, 이를 통과법(transit method)이라고 합니다. 하지만 이러한 신호는 이중성 식과 같은 다른 천체물리학적 현상에 의해 모방될 수 있어, 진짜 행성과 거짓 양성을 구분하기 어렵게 만듭니다.

RAVEN은 각 신호를 통합된 틀 내에서 분석하여 이 문제를 해결하도록 설계되었습니다. 이 기술은 광범위한 시뮬레이션된 행성 통과 및 사칭 신호 라이브러리를 활용하여, 그렇지 않으면 놓칠 미묘한 차이를 식별할 수 있습니다.

근접 궤도 다행성 시스템의 화가 상화. 출처: NASA/팀 파일.

"또한 RAVEN은 신호 감지부터 머신러닝으로 검증, 통계적 검증까지 모든 과정을 한 번에 처리할 수 있도록 설계되었습니다. 이로 인해 파이프라인은 워크플로우의 특정 부분에만 집중하는 현대 도구들에 비해 추가적인 우위를 갖게 됩니다."라고 파이프라인 개발을 이끈 안드레아스 하지게오르기우 박사가 말합니다.

새로 검증된 행성 중에는 특히 흥미로운 클래스들이 몇 개 있습니다. 여기에는 24시간 이내에 별을 도는 초단주기 행성들이 포함됩니다. 그들은 태양과 비슷한 별의 약 9–10%가 가까운 궤도를 도는 행성을 소유하고 있음을 발견했습니다. 이는 NASA의 케플러 임무에서 측정한 이전 측정과 일치하지만, 불확실성은 최대 10배에 달합니다.

이 분석은 또한 '해왕성 사막' 행성이 얼마나 희귀한지에 대한 최초의 직접적인 측정을 제공합니다. 넵튠 사막'은 별과 가까운 지역으로, 해왕성과 유사한 크기의 행성이 드물다고 여겨집니다. 이 연구는 이를 확인시켜 주며, 그러한 세계가 태양과 유사한 별 중 약 0.08%에 불과하다는 것을 보여줍니다.

"처음으로 이 '사막'이 얼마나 비어 있는지 정확한 수치를 제시할 수 있게 되었습니다,"라고 영국 워릭 대학교의 박사후 연구원이자 인구 연구의 주저자인 카이밍 추이 박사는 말했습니다.

마지막으로, 조사는 이전에 알려지지 않았던 다행성 시스템도 밝혀냈는데, 이는 두 개 이상의 행성이 같은 별을 근거리에서 도는 형태입니다. RAVEN은 깨끗하고 잘 특성화된 샘플을 생성하기 때문에 천문학자들이 개별 발견을 넘어 행성 전체 집단을 연구할 수 있게 합니다. 동반 연구에서는 태양과 유사한 별 주위를 가까이 공전하는 행성이 얼마나 자주 나타나는지를 측정하여, 궤도 주기와 크기에 따른 분포를 더 정밀하게 지도화했습니다.

결과 외에도, 팀은 다른 연구자들이 새로 확인된 시스템을 탐색하고 유망한 관측 대상을 선정할 수 있도록 인터랙티브 카탈로그와 도구를 공개했습니다. 유럽우주국의 PLATO 망원경을 포함한 향후 임무들도 이 기초 작업의 혜택을 받을 것으로 기대된다.

'넵튠 사막'이란 무엇인가요?

'해왕 사막'은 모인 별과 매우 가까운 외계 행성 개체군에 대한 수수께끼 같은 격차를 가리킵니다. 천문학자들은 많은 대형 목성 크기의 '뜨거운 목성'과 좁은 궤도를 가진 여러 개의 작은 암석 행성들을 발견했지만, 해왕성과 유사한 크기와 질량을 가진 행성은 이 지역에서 드물어 보입니다.

주요 설명은 이러한 행성들이 별에 너무 가까이 있어 생존에 어려움을 겪는다는 것입니다. 강한 방사선은 시간이 지남에 따라 그들의 대기를 벗겨낼 수 있으며, 특히 가스 거인보다 질량이 작을 경우 더욱 그렇습니다. 또는 행성을 형성하고 이동시키는 과정이 해왕성 크기의 행성이 애초에 단주기 궤도에 머무르기 어렵게 만들 수도 있습니다.

이 새로운 연구에 따르면 태양형 별의 약 0.08%에 불과한 이 행성들의 빈도를 측정함으로써 천문학자들은 이러한 생각을 검증하고 행성계가 어떻게 진화하는지 더 잘 이해할 수 있습니다.

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