뜨거운 별 주위 네프튠 사막 행성 TOI333b

초록

TOI‑333b는 3.78일 주기의 네프튠 사막에 위치한 행성으로, 질량 20.1 M⊕, 반지름 4.26 R⊕, 평균 밀도 1.42 g cm⁻³를 가진다. 호스트는 F7V형 별(질량 1.2 M⊙, 반지름 1.10 R⊙, 온도 6240 K)이며, 리튬 함량으로 미루어 연령이 1 Gyr 미만으로 추정된다. 내부 구조 모델은 가벼운 H/He 껍질(≈8 %) 혹은 물 함량이 높은(≈20 %) 두 가지 시나리오를 제시한다.

상세 분석

본 연구는 TESS, LCOGT, NGTS의 광도곡선과 HARPS·FEROS 고해상도 분광기를 이용한 RV 측정을 결합해 TOI‑333b의 물리적 특성을 정밀하게 규정하였다. 전이 신호는 30 ppm 수준의 깊이를 보이며, 다중 관측을 통해 위성·배경 별에 의한 거짓 양성 가능성을 배제하였다. RV 데이터는 평균 8 m s⁻¹의 정밀도를 달성했으며, 행성 주기에 일치하는 20 m s⁻¹ 규모의 반사 속도 변동을 검출하였다. BIS·FWHM·CCF 대비 약한 상관관계와 활동 지표의 주기성 부재는 별 활동이 RV 신호에 크게 기여하지 않음을 시사한다.

행성의 질량‑반지름 관계를 기존 네프튠 사막 샘플과 비교하면, TOI‑333b는 질량·반지름 모두 상위 20 % 이내에 위치한다. 이는 사막 경계에 가까운 고밀도 행성으로, 강한 복사와 조석 힘에 의해 대기 손실이 진행된 흔적을 보여준다. 내부 구조 모델링에서는 두 가지 극단적인 조합을 제시한다. 첫 번째는 H/He 껍질이 전체 질량의 8.5 % 이하에 불과한 ‘핵‑주도형’ 구조로, 이는 강렬한 광복사와 장기적인 대기 증발을 통해 얇은 가스층만 남았음을 의미한다. 두 번째는 물 함량이 20 % 수준인 ‘오션‑월드’ 시나리오로, 고온 환경에서도 물이 액체 혹은 초임계 상태로 존재할 가능성을 열어준다.

호스트 별은 F7V형으로, 온도 ≈ 6240 K와 비교적 높은 금속 함량(