해왕성 밖 천체 콰오아서 존재할 수 없는 ‘괴짜 고리’ 발견

해왕성 밖 천체 콰오아서 존재할 수 없는 ‘괴짜 고리’ 발견
고리형성 한계점 밖서 희미한 고리 포착…'로슈 한계' 흔들

2023.02.13 07:00 연합뉴스

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해왕성 밖 어둠 속에 있는 천체인 ‘콰오아'(Quaoar)가 현재의 고리 형성 이론으로 설명되지 않는 특이한 고리를 갖고있는 것으로 밝혀졌다.

영국 셰필드대학과 외신 등에 따르면 브라질 리우데자네이루 연방대학의 브루노 모르가두 교수가 이끄는 국제 연구팀은 콰오아에서 고리를 관측한 결과를 과학저널 ‘네이처'(Nature)에 발표했다.

지난 2002년 처음 존재가 확인된 콰오아는 태양에서 약 64억㎞ 떨어진 외곽에서 288년 주기로 태양을 도는 지름 약 1천280㎞의 천체로 관측돼 있다.

태양계 제9행성 지위에 있다가 왜행성으로 강등된 명왕성의 절반 밖에 안 되는 이런 작은 천체가 고리를 갖는 것 자체가 드문데다 그것마저 고리 형성 이론과 맞지 않는 것으로 제시됐다.

연구팀은 라 팔마 섬에 있는 세계 최대 광학망원경인 구경 10.4ｍ의 ‘카나리아대형망원경'(GTC)에 장착된 초감도 고속 카메라 ‘하이퍼캠'(HiPERCAM)을 활용해 콰오아에서 고리를 찾아냈다.

이 고리는 너무 작고 희미해 콰오아를 직접 촬영한 이미지에서는 드러나지 않았다.

대신 콰오아가 다른 별 앞을 지나며 1분이 채 안 되게 별빛을 가리는 ‘성식'(星蝕)을 할 때 예기치 않게 앞뒤로 두 차례에 걸쳐 별빛이 줄어드는 것을 포착해 천체 둘레에 고리가 있다는 것을 확인했다.

태양계에서 고리는 토성과 목성, 해왕성, 천왕성 등 대형 행성에 존재하며 작은 천체 중에서는 커리클로(Chariklo)와 하우메아(Haumea) 등 두 곳에만 존재하는 것으로 밝혀져 있다.

이들 고리는 모두 천체의 기조력이 작동할 만큼 가까이 붙어있어 고리를 형성하고 있는 물질이 위성(달)으로 뭉쳐지지 않고 고리로 남아있는 것으로 제시돼 왔다.

고리가 존재할 수 있는 최대 거리인 이른바 ‘로슈한계’ 내에 있었다는 것이다.

하지만 콰오아에서 발견된 고리는 천체 반지름의 7배 되는 곳에 형성돼 있어 로슈한계의 두 배에 달했다.

태양계에서 가장 뚜렷한 토성의 중심 고리는 행성 반지름의 세 배 되는 곳에 형성돼 있다.

논문 공동저자인 셰필드대학 물리·천문학 교수 빅 딜런 박사는 “태양계 안에서 새로운 고리를 발견하리라고는 기대하지 않았으며, 천체에서 멀리 떨어진 곳에 형성된 고리를 발견해 기존 고리 이론에 도전하게 될 줄은 더더욱 예상하지 못했다”면서 “모든 사람이 어렸을 때 토성의 아름다운 고리에 관해 배우는데 이번 새로운 발견이 고리 형성에 관한 더 넓은 통찰력을 제공하길 바란다”고 했다.

콰오아는 캘리포니아 남부 지역 원주민 통바족이 섬기는 창조주의 이름에서 따왔다.

지름 74㎞의 위성에도 콰오아 아들의 이름을 따 ‘웨이워트'(Weywot)라는 명칭을 붙였다.

카이퍼벨트 천체인 콰오아의 지위와 관련, 중력으로 둥근 형태를 가진 왜행성으로 분류되기에 충분한 자격을 갖췄지만 최고 성능의 망원경에서도 흐릿한 점으로만 포착돼 누구도 왜행성이라고 단언하지 못하고 있다고 뉴욕타임스는 전했다.

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