태양계 이야기 147 - 용자리 유성우

 지구와 겹치는 궤도를 도는 혜성의 경우 그 궤도에 작은 먼지들을 남길 수 있습니다. 혜성의 경우 더러워진 눈사람이라는 표현 처럼 드라이아이스, 물, 먼지 따위가 엉성하게 결합되어 있는 경우들이 많습니다. 따라서 공전 궤도에 그 부스러기 들을 흔적으로 남기고 가는 경우들을 볼 수 있는데 이 남아있는 먼지층을 지구가 통과하는 경우 수많은 유성들이 한꺼번에 쏟아지는 유성우 (Meteor Shower) 를 볼 수 있습니다. 

 그 중에서도 21P/Giacobini - Zinner 라는 상대적으로 잘 알려지지 않은 혜성은 약 6.6 년을 주기로 근일점 1 AU, 원일점 6 AU 정도 되는 타원궤도를 가지고 있습니다. 이 혜성이 태양에 근접한 위치는 지구 공전 궤도에 가까운데 이 혜성 역시 그 흔적을 남기고 지나갑니다. 

(21P/Giacobini–Zinner 혜성, 핵 지름은 약 2 km 정도 됨. NASA/JPL)

 이 혜성의 유성우는 용자리 방면에서 관측되기 때문에 용자리 유성우 (Draconid Meteor Shower) 라고 불리는데 특히 1933 년과 1946 년에 시간당 수천개의 유성을 쏟아내서 장관을 이룬적이 있다고 합니다. 최근에도 특히 파편과 먼지의 농도가 짙을 때를 지나면서 2011 년 10월 8일에서 9 일 사이 지난 10 년간 가장 인상적인 유성우를 만들어 낸바 있지만 유럽과 북아시아 중심으로 관측이 가능해서 우리나라에서는 보기 힘들었던 유성우이기도 합니다. (용자리 유성우에 대한 설명은 아래 나사 영상을 참조)  

          

 용자리 유성우의 사진 : http://apod.nasa.gov/apod/ap111019.html

 비록 2011 년 용자리 유성우가 수천개의 작은 유성을 만들기는 하지만 이것들 대부분은 너무 작아서 지구 대기에서 대부분 타버리게 됩니다. 가장 큰 조각의 경우 6 kg 정도 질량에 0.5 미터 정도 지름을 가진 것도 있지만 이 정도는 지구 대기에서 타버리기에 충분하기 때문입니다. 진입속도는 75000 km/hr 로 다른 유성우에 비해 다소 느리지만 역시 작은 유성들이 모두 타기엔 충분합니다. 

 2011 년에 용자리 유성우는 역사적으로 아주 잘 관측이 가능한 (유럽에서) 유성우였습니다. 따라서 당시 집중적인 연구의 대상이 되었습니다. 이 유성우가 아주 잘 보인 스페인에서는 Spanish Meteor and Firewall Network (SPMN) 및 아마추어 천문가들의 협력을 통해 유성우가 지구에 뿌린 물질의 정확한 양을 조사했습니다. 그 결과 대략 그 물질의 양이 1 톤 정도 (950 +/-150 kg ) 라는 사실을 밝혀냈습니다. 25 개의 비디오 스테이션과 CCD 를 통해 밝힌 유성우의 밀도는 시간당 유성 400 개였습니다. 유성의 수의 비해서 각각의 크기는 매우 작다는 사실을 쉽게 알 수 있는 결과입니다. 

 한편 유성이 지상으로 떨어지지 않더라도 그 스펙트럼을 분석하면 주요 구성성분을 알아낼 수 있습니다. 6 개의 유성우를 검사해 밝혀진 바에 의하면 그 주요 구성성분은 탄소질 콘드라이트  carbonaceous chondrites 로 밝혀졌습니다. 이 물질은 혜성은 물론 운석에도 매우 흔한 물질입니다. 결국 과학자들이 유성우를 관측해서 지구로 떨어지는 물질의 양과 구성 성분을 알아낸 셈입니다.  

 태양계의 역사 초기에는 지금보다 훨씬 큰 혜성과 소행성들이 존재했고 이들이 지구에 충돌하거나 물질을 공급하는 경우도 훨씬 빈번했을 것입니다. 지구의 물을 비롯한 여러가지 물질이 혜성에서 공급되었는 이론도 있습니다. 하지만 생긴지 46 억년이 지나 안정된 현재의 태양계에는 이와 같은 일이 매우 드물거나 혹은 적은 양으로만 이뤄지고 있습니다. 따라서 지구가 점점 물질이나 질량을 얻어 커지는 경우는 그렇게 많지 않다고 할 수 있죠. 물론 그것은 지구에서 지금 살고 있는 우리에게는 매우 다행한 일입니다.

 현재 나사의 과학자들은 이런 유성우를 만들어 내는 혜성의 부스러기들을 채집해서 혜성물질을 얻는 계획을 추진중에 있습니다. 별것 아닌 부스러기에 불과할 수도 있지만 사실 이 부스러기는 태양계 초기의 물질 분포를 알게 해줄 중요한 단서로 지구에서 다른 방법으로 구하기는 매우 어렵습니다. 혜성 물질을 수집하려는 시도는 매우 힘들게 수차례 이뤄지긴 했지만 더 많은 물질을 얻을 수만 있다면 더 많은 사실을 알아낼 수 있습니다. 단지 아름다운 유성우를 만드는 것 이외에 유성우를 만드는 혜성의 잔재들은 여러가지 과학적 가치를 가지고 있는 셈입니다. 

 참고 

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/06/130606141046.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Draconids

Journal References:

1. Josep M. Trigo-Rodriguez, Jose M. Madiedo, I. P. Williams, Joan Dergham, Jordi Cortes, Alberto J. Castro-Tirado, Jose L. Ortiz, Jaime Zamorano, Francisco Ocana, Jaime Izquierdo, Alejandro Sanchez de Miguel, Jacinto Alonso-Azcarate, Diego Rodriguez, Mar Tapia, Pep Pujols, Juan Lacruz, Francesc Pruneda, Armand Oliva, Juan Pastor Erades, Antonio Francisco Marin. The 2011 October Draconids outburst. I. Orbital elements, meteoroid fluxes and 21P/Giacobini-Zinner delivered mass to Earth. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2013; 
2. J.M. Madiedo, J.M. Trigo-Rodriguez, N. Konovalova, I.P. Williams, A.J. Castro-Tirado, J.L. Ortiz, J. Cabrera-Cano.The 2011 October Draconids Outburst. II. Meteoroid Chemical Abundances from Fireball Spectroscopy.Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2013;