How big is 글리제 229B?

글리제 229B는 갈색왜성 한 쌍이다. 갈색왜성은 행성이라 하기에는 질량이 너무 크고, 별처럼 빛나기에는 너무 작은 천체이다. 둘은 각각 지름이 약 120,000킬로미터로, 목성보다 조금 작다. 이 값은 각 천체의 눈에 보이는 표면의 지름으로, 빛으로부터 추정한 것이다. 2024년에 천문학자들은 이것이 하나가 아니라 두 천체임을 알아냈다.

크기

갈색왜성은 별을 빛나게 하는 핵융합을 중심부에서 유지할 만큼의 질량을 끝내 모으지 못한다. 그 에너지원이 없으면 서서히 식으며 희미해진다.

두 갈색왜성 글리제 229Ba와 글리제 229Bb의 지름은 추정값이다. 2024년의 한 연구는 제임스 웹 우주 망원경으로 관측한 두 천체의 합쳐진 빛에 컴퓨터 모델을 맞추어 이 값을 구했다. 그 결과 반지름은 목성의 약 0.81배와 0.85배로 나왔고, 따라서 두 천체의 지름은 약 116,000킬로미터와 122,000킬로미터이다.

같은 빛을 하나의 천체에서 나온 것으로 보고 맞추면, 지름은 목성의 약 1.17배인 약 167,000킬로미터가 나왔다. 연구는 이 값이 그 정도 질량과 나이의 갈색왜성 하나로서는 이례적으로 크다고 지적했다. 이는 글리제 229B가 실제로는 두 천체라는 또 하나의 단서였다.

크기 비교

두 갈색왜성은 각각 목성보다 지름이 조금 작지만, 질량은 목성의 약 34~38배이다.
각각 토성과 지름이 거의 같으며, 지구 약 9개를 옆으로 나란히 늘어놓으면 둘 중 어느 쪽의 지름에도 해당한다.
두 천체는 약 630만 킬로미터 떨어져 서로의 둘레를 도는데, 이 거리는 지구에서 달까지 거리의 약 16배이다. 각 갈색왜성을 농구공 크기로 줄인다면, 둘은 약 13미터 떨어져 있을 것이다.
가까이 있는 적색왜성인 울프 359는 질량이 두 갈색왜성 중 어느 쪽의 약 3배밖에 되지 않지만, 지름은 약 1.7배이다.

이런 종류의 첫 갈색왜성

글리제 229B는 글리제 229A의 둘레를 돈다. 글리제 229A는 지구에서 약 19광년 떨어져 있는 적색왜성으로, 질량이 태양의 절반보다 조금 많다. 광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리이며, 약 9조 4600억 킬로미터이다. 칼텍과 존스 홉킨스 대학교의 천문학자들은 1994년 10월에 미국 캘리포니아주 팔로마 천문대의 1.5미터 망원경과 영상을 선명하게 해 주는 장치를 사용해 글리제 229B를 발견했다.

이 발견은 1995년에 발표되었는데, 후속 관측으로 이 천체가 글리제 229A의 둘레를 돈다는 사실이 확인된 뒤였다. 팔로마 천문대의 5미터 헤일 망원경으로 얻은 스펙트럼에서 이 천체의 대기에 목성의 대기처럼 메탄이 있음이 드러났다. 이는 이 천체가 별이 아니라는 분명한 증거였다. 메탄이 발견된 최초의 갈색왜성이었고, 허블 우주 망원경이 이를 확인하는 영상을 촬영했다.

하나가 둘이 되다

글리제 229B는 매우 길쭉한 궤도로 자신의 별을 돌며, 평균적으로 지구가 태양에서 떨어진 거리의 약 33배 떨어져 있다. 이 궤도를 추적한 결과, 글리제 229B의 질량은 목성의 약 71배로 나왔다. 이는 수수께끼였다. 모델에 따르면 그렇게 무거운 갈색왜성 하나는 글리제 229B보다 최소 2~6배 밝게 빛나야 했기 때문이다.

2024년에 두 연구팀이 이 수수께끼를 풀었다. 한 팀은 칠레에 있는 유럽남방천문대의 초대형 망원경을 사용해 글리제 229B를 두 갈색왜성으로 분리해 냈으며, 이들의 질량은 목성의 약 38배와 34배이다. 두 천체는 12.1일마다 서로의 둘레를 한 바퀴 돈다. 다른 팀은 켁 천문대를 사용해, 글리제 229B가 지구 쪽으로 다가오고 멀어지는 속도의 변화에서 이 쌍의 증거를 찾았다.