왜소행성(왜행성)과 카이퍼벨트, 기획 태양계를 이야기하다 7편

 저는 명왕성을 지구의 해성의 마지막 해성으로 배운 사람입니다.

 명왕성 134340이 지구의 해성에서 퇴출되면서 많은 사람들에게 있어서 안타까움을 샀는데요, 물론 저도 마찬가지입니다.

 이번에는 명왕성을 포함하는 왜소행성(왜행성)과 카이퍼벨트에 대한 이야기를 해보고자 합니다.

 

사진 : 나무위키

왜행성(왜소행성)

 2006년, 국제천문연맹(IAU)은 '행성'의 정의를 새롭게 정립하면서 '왜행성(왜소행성)'이라는 새로운 천체 분류를 만들었습니다.

 이는 태양계에 대한 우리의 이해가 깊어짐에 따라 필요해진 중요한 변화였습니다.

 

왜행성의 정의

1. 태양 주위를 공전한다.

2. 충분한 질량을 가져 자체 중력으로 거의 구형의 형태를 유지한다.

3. 자신의 궤도 주변을 청소하지 못했다. (즉, 비슷한 크기의 다른 천체들과 궤도를 공유한다)

 

현재 공식적으로 인정된 왜행성은 다음과 같습니다.

 

1. 명왕성(Pluto)

- 발견: 1930년 클라이드 톰보에 의해 발견

- 특징: 카이퍼 벨트에 위치, 다섯 개의 위성을 가짐

- 크기: 지름 약 2,377km (달의 약 2/3)

- 구성: 암석과 얼음의 혼합물

- 대기: 매우 희박한 대기를 가지며, 주로 질소, 메탄, 일산화탄소로 구성

- 주요 위성: 카론(Charon), 크기가 명왕성의 절반 이상이어서 종종 이중 행성계로 간주됨

 

2. 에리스(Eris)

- 발견: 2005년 마이크 브라운 팀에 의해 발견

- 특징: 명왕성보다 약간 더 질량이 큼, 하나의 위성(디스노미아)을 가짐

- 크기: 지름 약 2,326km

- 궤도: 매우 타원형의 궤도를 가짐, 공전 주기 약 557년

 

3. 마케마케(Makemake)

- 발견: 2005년 마이크 브라운 팀에 의해 발견

- 특징: 이스터 섬의 창조의 신 이름을 따서 명명, 하나의 작은 위성을 가짐

- 크기: 지름 약 1,430km

- 표면: 메탄, 에탄, 질소의 얼음으로 덮여 있음

 

4. 하우메아(Haumea)

- 발견: 2004년 마이크 브라운 팀에 의해 발견

- 특징: 매우 빠르게 자전하여 타원형 모양을 하고 있음, 두 개의 위성을 가짐

- 크기: 장축 약 2,100km, 단축 약 1,000km

- 구성: 주로 암석으로 이루어져 있으며, 표면은 얼음으로 덮여 있음

 

5. 세레스(Ceres)

- 발견: 1801년 주세페 피아치에 의해 발견

- 특징: 소행성대에 위치한 가장 큰 천체, 유일하게 내부 태양계에 위치한 왜행성

- 크기: 지름 약 940km

- 구성: 암석과 얼음의 혼합물, 표면 아래에 액체 물이 존재할 가능성

 

최근 연구

 2015년, NASA의 New Horizons 탐사선이 명왕성에 근접 비행을 수행하여 이 왜행성의 상세한 이미지와 데이터를 전송했습니다.

 이를 통해 다음과 같은 중요한 발견들이 이루어졌습니다:

 

1. 명왕성의 표면에 얼음 화산이 존재한다는 증거 발견

2. 대기가 예상보다 복잡하며, 여러 층으로 구성되어 있음을 확인

3. 표면에 젊은 지형과 오래된 지형이 공존하며, 이는 명왕성이 지질학적으로 활동적임을 시사

4. '스푸트니크 평원'이라 불리는 거대한 심장 모양의 지형 발견, 이는 질소 얼음으로 구성되어 있음

 

 2024년 현재, 과학자들은 이 데이터를 계속 분석하며 명왕성과 다른 왜행성들의 특성을 연구하고 있습니다.

 특히, 왜행성들의 내부 구조, 형성 과정, 그리고 태양계 외곽 지역의 역학에 대한 이해를 넓히는 데 초점을 맞추고 있습니다.

 

카이퍼 벨트

 카이퍼 벨트는 해왕성 궤도 바깥쪽에 위치한 얼음 천체들의 영역입니다.

 이 영역은 태양계 형성 초기의 모습을 간직하고 있어, 태양계의 역사를 연구하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

카이퍼 벨트의 주요 특징

1. 구성

- 카이퍼 벨트 천체들은 주로 얼음과 암석으로 이루어져 있습니다.

- 이들은 태양계 형성 초기의 잔해물로 여겨지며, 물, 메탄, 암모니아 등의 얼음과 암석 물질로 구성되어 있습니다.

 

2. 위치

- 카이퍼 벨트는 대략 해왕성 궤도(30 AU)부터 50 AU 사이에 위치합니다.

- 이 영역은 '고전적 카이퍼 벨트'라고 불리며, 그 너머에는 '분산 원반'이라 불리는 더 멀리 퍼진 영역이 있습니다.

 

3. 다양한 천체

- 카이퍼 벨트에는 명왕성을 비롯한 여러 왜행성들과 수많은 작은 천체들이 존재합니다.

- 현재까지 발견된 카이퍼 벨트 천체의 수는 수천 개에 달하며, 실제로는 수십만 개 이상이 존재할 것으로 추정됩니다.

 

4. 궤도 특성

- 많은 카이퍼 벨트 천체들이 해왕성과 궤도 공명 관계에 있습니다.

- 예를 들어, 명왕성은 해왕성과 2:3 공명 관계에 있어, 해왕성이 3바퀴 공전하는 동안 2바퀴 공전합니다.

- 이러한 공명 관계는 이들 천체의 궤도를 안정화시키는 역할을 합니다.

 

5. 역사적 중요성

- 카이퍼 벨트의 존재는 1951년 제라드 카이퍼에 의해 처음 제안되었지만, 실제로 첫 번째 카이퍼 벨트 천체(명왕성과 카론 제외)가 발견된 것은 1992년이었습니다.

- 이후 카이퍼 벨트의 발견은 태양계의 구조와 역사에 대한 우리의 이해를 크게 변화시켰습니다.

 

최근 연구

 카이퍼 벨트에 대한 연구는 계속해서 새로운 발견을 만들어내고 있습니다.

 2024년 현재, 과학자들은 다음과 같은 주제들에 대해 활발히 연구하고 있습니다:

 

1. 카이퍼 벨트 천체들의 구성과 분포

- 더 정밀한 관측 기술을 이용해 카이퍼 벨트 천체들의 크기, 모양, 구성을 연구하고 있습니다.

- 이를 통해 태양계 외곽 지역의 물질 분포와 특성을 더 잘 이해할 수 있게 되었습니다.

 

2. 카이퍼 벨트의 형성과 진화

- 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 카이퍼 벨트의 형성 과정과 시간에 따른 변화를 연구하고 있습니다.

- 이는 태양계 전체의 형성과 진화를 이해하는 데 중요한 단서를 제공합니다.

 

3. 특이한 궤도를 가진 천체들

- 일부 카이퍼 벨트 천체들의 특이한 궤도가 아직 발견되지 않은 제9행성의 존재를 시사할 수 있다는 가설이 계속해서 연구되고 있습니다.

- 이 '제9행성' 가설은 많은 논란과 관심을 불러일으키고 있으며, 현재 활발한 탐사가 진행 중입니다.

 

4. 카이퍼 벨트 천체들의 대기와 표면 특성

- New Horizons 미션의 데이터를 바탕으로, 카이퍼 벨트 천체들의 표면 특성과 희박한 대기의 존재 가능성에 대한 연구가 진행되고 있습니다.

- 이는 극한의 저온 환경에서 일어나는 물리적, 화학적 과정을 이해하는 데 도움을 줍니다.

 

5. 유기물질의 존재와 생명의 기원

- 카이퍼 벨트 천체들에 존재하는 복잡한 유기물질에 대한 연구가 진행되고 있습니다.

- 이는 태양계의 생명 기원과 관련된 중요한 단서를 제공할 수 있습니다.

 

 왜행성과 카이퍼 벨트에 대한 연구는 태양계의 외곽 지역에 대한 우리의 이해를 넓히고 있습니다.

 이들 천체는 태양계의 형성과 진화에 대한 중요한 단서를 제공하며, 앞으로도 계속해서 흥미로운 발견들이 이어질 것으로 기대됩니다.

 특히, 향후 계획된 탐사 미션들이 이 영역에 대한 더 많은 정보를 제공할 것으로 예상되며, 이는 우리의 태양계와 우주에 대한 이해를 더욱 깊게 할 것입니다.

카이퍼 벨트