왜소행성과 태양계 외곽
해왕성 너머 저 먼곳에는 8개의 행성 이외에도 작은 행성모양 천체들이 여럿 더 있고,
많은 작은 천체들이 있는 광대한 영역들이 있어서, 태양계 외곽의 규모나 구조가
어떻게 생긴 것인지 궁금해서 한번 찾아봤습니다.
왜소행성에는 세레스(Ceres), 명왕성(Pluto), 하우메아(Haumea), 마케마케(Makemake),
에리스(Eris) 가 있습니다. 화성과 목성사이의 소행성대에 있는 세레스를 제외하고
나머지 왜소행성은 해왕성 너머 카이퍼 벨트 영역에 존재합니다.
왜소행성 (dwarf planet) 이란 말은 수금지화목토천해명, 9번째 행성이었던 명왕성이
2006년 국제천문연맹(IAU)에서 왜소행성으로 분류하면서 많이들 들어보셨을 겁니다.
* 왜소행성
* 왜소행성과 행성을 분류하는 차이점은 무엇일까요?
* 행성의 정의
1.태양의 주위를 돌고 있어야 하며, 자신의 중력으로 둥근 구체를 형성할 정도가 되어야 한다.
2.천체 자신의 공전 궤도상에 있는 자신보다 작은 '이웃 천체를 없애야' 한다.
* 왜소행성 (또는 왜행성)의 정의
(1) 태양을 중심으로 공전하고 있어야 한다.
(2) 자체 중력에 의해 거의 구(球)형을 유지하기에 충분한 질량을 가지고 있어야 한다.
(3) 그러나 공전궤도를 독점할 정도로 질량이 크지는 못하다.
(4) 위성이 아니다.
명왕성이 행성에서 퇴출된데에는 2005년 1월 에리스의 발견이 크다 합니다.
처음에는 태양계의 10번째 행성이라고 생각되었지만 명왕성과 함께 왜소행성으로 분류되었는데,
명왕성과 에리스는 거의 크기도 비슷하고 자신의 공전 궤도에 수많은 얼음덩어리 천체들이
있어 공전궤도를 독점하고 있지 못하기 때문에 같이 왜소행성으로 분류된 것이지요.
명왕성은 과거 9번째 행성이었었는데도 크기가 달보다 작습니다.
아래 그림 하단의 지구와 달 크기를 참조해서 보시면 명왕성과 에리스의 크기는
비슷하며 약 2300km 정도로 지구의 달 3476km 크기의 2/3 정도 크기입니다.
명왕성은 카론과 서로 같은 면만을 바라보며 둘사이의 무게 중심을 기준으로
아령처럼 서로 공전하고 있습니다. 작은 위성인 닉스와 히드라는 명왕성과 카론 주위를
동시에 돌고 있다고 합니다. 그래서 카론은 위성이 아니라 공존하는 관계,
즉 명왕성-카론 이중행성으로 보기도 한답니다.
(왜소행성 중 Eris, Haumea, Makemake 는 실제 관측사진이 아닙니다.)
* 카이퍼벨트 / 오르트 구름
앞서 언급한 것처럼 세레스를 제외하고 나머지 왜소행성은 카이퍼벨트 영역쪽에 있는데,
카이퍼 벨트는 태양계의 해왕성 궤도(30AU) 보다 바깥에 도넛모양으로 밀집한
영역(약 30~50AU) 이며 단주기 혜성의 근원지라고 합니다. 바깥쪽은 오르트구름과
이어져 있다고 추측됩니다. 카이퍼벨트는 고전카이퍼대(30~50AU), 공명카이퍼대,
산란분포대(48~400AU), 확장산란분포대(48~500AU)로 분류된다고 합니다.
( AU : 천문단위, 태양과 지구와의 평균거리 약 1억 4960km)
오르트 구름은 구형으로 태양계를 껍질처럼 둘러싸고 있다고 추측되며
장주기혜성의 기원으로 알려져 있습니다. 태양에서 1만 AU, 혹은 태양의 중력이
다른 항성이나 은하계 중력과 같아지는 10만 AU 안에 둥근 껍질처럼 펼쳐있다고
추측된답니다. 5만AU~1광년이라는 가설도 있는데 태양과 가장 가까운 별인
프록시마 센타우리와의 거리에 1/4 정도에 해당됩니다.
아래 그림을 보면 구형의 오르트구름 내부에 중심부 아주 작은 영역을 확대하여
(상단 푸른색 박스) 카이퍼벨트와 명왕성 궤도를 그린 것을 볼 수 있습니다.
그만큼 오르트 구름이 엄청나게 광대한 영역인 것이죠.
아래 그림은 태양계 구조를 나타낸 것인데 거리 수치를 보시면 비율대로 그린 것이 아닙니다.
실제로는 카이퍼벨트가 10~백단위AU, 오르트구름은 1만~10만 단위 AU이니 오르트구름에 비하면
1/1000 인 카이퍼벨트나 행성궤도는 점으로 그려야할 정도로 오르트구름 영역은 광대합니다.
인류가 만든 물체 중에 가장 멀리 간 것은 보이저 1호 랍니다. (그림의 주황색 표시)
2018년 5월 7일 기준 헬리오시스 성간 공간에 진입한 상태이며, 약 142.03 AU에 있다고 하네요.
보이저 1호는 1977.9.5일 보이저 2호 보다 늦게 발사되었는데 더 빠른 궤도로 움직여
목성과 토성을 먼저 탐색했다 합니다. 1977년에 발사된 것이 겨우 저기에 ...
* 장주기 혜성말고 알려진 구형의 행성모양 천체중에 가장 멀리 돌고 있는 천체는 무엇일까요?
* Eris의 궤도
10번째 행성이 될뻔하다가 명왕성까지 왜소행성으로 끌어내린 에리스는 명왕성과
비슷한 크기이며 명왕성처럼 디스노미아란 비교적 큰 위성을 갖고 있습니다.
궤도의 기울기가 44도이고 명왕성보다 훨씬 타원에 가까운 궤도를 갖고 있습니다.
근일점 37.77 AU, 원일점은 97.56 AU 로 카이퍼벨트 대를 휘젓고 다니는 군요.
출처 : 위키피디아 https://en.wikipedia.org/wiki/Eris_(dwarf_planet)#/media/File:Eris_Orbit.svg
* Sedna의 궤도
세드나는 유력한 왜소행성 후보로 아직은 그냥 소행성으로 분류 되나봅니다.
세드나의 궤도 대부분은 태양에서 멀리 떨어져 있는데 근일점 76AU, 원일점 939AU로
(해왕성 거리의 31배) 장주기 혜성을 제외하면 태양계에서 발견된 천체 중 가장 먼 천체라 합니다.
세드나는 확장 산란 분포대 천체 또는 오르트구름 천체로 추측된다고 합니다.
아래 그림을 보면 좌상에서 시계방향으로 영역을 넓혀가며 보여주고 있습니다.
좌상(목성과 소행성대) > 우상(명왕성과 카이퍼벨트) > 우하(세드나의 궤도) > 좌하(오르트구름)
오르트구름 영역을 그린 것을 보면 카이퍼벨트나 행성궤도는 보이지도 않는 군요.
그리 큰별도 아닌 태양계의 규모도 이럴진데 우주는 정말 얼마나 광대한 것인지...
너무나도 큰 광대함에 상상도 할 수 없을 지경입니다.
저기 저 그림안에 우리가 차지하고 있는 공간은 얼마나 되는지...
우리가 머무는 시간은 얼마나 짧은 찰나의 순간인지...
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