- 공유 2019.11.07 http://newsteacher.chosun.com/site/data/html_dir/2019/11/06/2019110600429.html [재미있는 과학] 행성 닮았지만 중력 약한… 태양계에 명왕성 등 5개가 있어요 newsteacher.chosun.com
- [재미있는 과학]
- 행성 비슷한데 중력이 약해…태양계에 명왕성 등 5개 있어요
- 주일우 과학칼럼니스트 기획·구성 = 양지호 기자 2019.11.06
- 1992년부터 작은 천체 많이 발견돼 2006년 국제천문연맹 행성 재정의
- 행성이 되기 위해서는 둥근 형태로 태양을 돌며 궤도 주변의 잔재를 흡수할 정도로 중력이 강하다
- 명왕성은 둥글게 태양 주위를 돌지만 중력이 약해 행성의 지위를 잃고 왜행성이 됐습니다.
- 지난달 28일 프랑스 마르세유 천체물리학연구소는 과학잡지 ‘네이처 천문학(Nature Aronomy)’을 통해 “화성과 목성 궤도 사이에 있는 소행성 히기에이아(Hygiea)를 왜행성(난쟁이 행성·dwarfplanet)으로 봐야 한다”고 주장했습니다. 현재 소행성인 히기에이아를 왜행성으로 신분을 높여야 한다는 제안입니다. 태양계에서 태양을 중심으로 도는 행성은 8개, 왜행성은 5개, 그리고 소행성은 셀 수 없이 많습니다. 행성, 왜행성, 소행성은 어떻게 다르고 왜 히기에어가 왜 행성이 되어야 할까요?
- ◇ 행성, 왜행성, 소행성
- 태양계에는 태양을 중심으로 공전하는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이라는 8개의 행성이 있습니다. 2006년 국제천문연맹(IAU)이 새롭게 정한 태양계 행성의 정의에 따른 결과입니다. 태양계에서 행성으로 인정받기 위해서는 다음 세 가지 기준을 충족해야 합니다. 첫째, 태양 주위를 공전하는 천체일 것. 둘째, 스스로 중력으로 공 모양으로 될 정도의 질량을 가지고 있어야 한다. 셋째, 궤도 주변의 잡동사니나 잔재를 빨아들일 정도의 지배력(즉 중력)을 가지고 있을 것.
- 왜행성은 첫 번째와 두 번째 조건은 만족하지만 세 번째 조건에서 탈락한 천체를 부르는 말입니다. 소행성은 최초의 조건만 만족하는 천체입니다. 히기에어는 최초 조건만 만족하는 ‘소행성’이었지만 이번 관측 결과 외모가 구에 가까운 것으로 확인되면서 ‘왜행성’ 조건을 모두 갖추게 됐습니다. 국제천문연맹으로부터 승인받으면 공식적으로 왜행성이 될 전망입니다.
- ◇’행성X’ 찾아낸 ‘해왕성’ ‘명왕성’
- 그런데 왜 국제천문연맹은 2006년에야 행성의 정의를 다시 내렸을까요. 오랫동안 행성이었지만 왜 행성에 급이 떨어진 ‘명왕성’이 일으킨 논란 때문입니다. 1980년 출간됐으며 여전히 과학 분야 최고의 베스트셀러 칼 세이건의 코스모스는 행성이 9개라고 설명합니다. 명왕성이 행성이었던 시절의 흔적입니다.
▲ / 그래픽 = 안병현
1781년 영국의 윌리엄 허셜은 천왕성을 발견하게 됩니다. 천왕성은 별인지 행성인지 불분명했지만 망원경을 통해 천왕성이 태양을 공전하는 행성이라고 확인한 겁니다. 그런데 천왕성의 궤도는 설명이 어려웠습니다. 지금까지 발견된 다른 행성과 천체의 움직임과 모순되는 부분이 있었거든요. 이때부터 과학자들은 아직 알려지지 않은 ‘행성X’가 천왕성의 움직임에 영향을 주고 있다는 가설을 세웁니다. 마침 프랑스 수학자 라플라스가 천체 간 미세한 중력 효과를 다룰 수 있는 수학적 계산법을 개발해 주었습니다.
1846년 프랑스 수학자 율반 르벨리에게는 해왕성의 위치를 계산합니다. 그리고 독일의 천문학자 요한 갈레는 르베리에가 예상한 위치와 매우 가까운 곳에서 해왕성을 발견합니다. 하지만 여전히 천왕성의 움직임을 설명하려면 제2의 행성 X가 필요했습니다. 그 노력 끝에 1930년에 미국의 클라이드 톰보가 명왕성을 발견하게 됩니다. 하지만 명왕성도 ‘행성X’가 되기에는 너무 가볍다는 말이 나왔습니다.
그런데 ‘행성X’ 가설은 1993년 보이저 탐사선을 통해 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등의 정확한 질량값을 측정하면서 폐기됩니다. 새로운 질량 값에 따르면 기존 천체의 궤도가 모순 없이 설명되었거든요. 해왕성과 명왕성을 발견하도록 했지만 행성 X는 실제로는 존재하지 않았습니다.
◇76년간만 행성이었던 명왕성
명왕성은 너무 멀리 떨어져 있어서 그 질량을 가늠할 수 없었습니다. 처음 발견됐을 때 명왕성은 지구 질량의 17배인 해왕성과 비슷할 것으로 추정됐습니다. 그러나 1978년에 보다 정밀한 측정을 해보니 명왕성의 질량은 지구 질량의 100분의 1도 안 되는 것으로 나타났습니다.
천체 관측 기술이 발달하면서 명왕성에 대해 더 많은 사실이 밝혀지면서 천문학자들은 혼란에 빠집니다. 명왕성 정도의 크기와 운동을 하는 다른 천체가 많은 것으로 밝혀졌거든요. 명왕성을 행성으로 만들려면 태양계 행성은 9개가 아니라 배 이상 늘어나야 하는 상황이 됐습니다.
이런 상황에서 1992년 미국 하와이대학교에 근무하는 천문학자들의 발견을 시작으로 태양계 최외곽에 행성이 되지 못한 잔재들로 구성된 천체들이 무수히 발견되기 시작합니다. 이론적으로 이를 예측한 천문학자의 이름을 따서 카이퍼 벨트라고 부릅니다. 명왕성도 이런 카이퍼벨트에 있는 많은 천체 중 하나라고 봐야 하는 것 아니냐는 목소리가 커졌습니다. 행성이라면 공전궤도상의 다른 천체를 흡수하거나 튀는 중력이 있어야 하는데 명왕성은 궤도와 비슷한 규모의 천체가 다수 있었거든요.
하지만 오랫동안 행성이었던 명왕성을 그대로 ‘소행성’으로 급을 낮추는 것은 안타까웠고, 명왕성이 다른 쇄설 같은 천체들과는 명백하게 구분되는 특징이 있는 것도 사실이었습니다. 그래서 국제천문연맹은 2006년에 행성을 정의하고 왜행성이라는 새로운 분류를 만들기도 합니다. 왜행성은 말씀드렸듯이 행성의 세 번째 조건을 충족시키지 못하였고 동시에 다른 천체의 위성이 아닌 천체로 정의되었습니다. 명왕성은 76년간 행성이었으나 2006년에 왜 행성이 된 것입니다.
왜행성은 현재 명왕성, 세레스, 엘리스, 마케마케, 하우메어 이렇게 다섯 가지가 있습니다. 히기에이가 왜 행성으로 인정받으면 6개로 늘어날 겁니다.