2006 년 발사할 때만 해도 언제 명왕성까지 가나 하는 생각이 들었던 뉴 호라이즌스 (New Horizons) 호가 이제 카운트 다운을 세고 있습니다. 나사는 명왕성으로의 카운트 다운 (Countdown to Pluto) 영상을 통해서 2015 년 7월에 근접하게 될 뉴 호라이즌스 호가 명왕성에서 과연 무엇을 보게 될 것인지 예상했습니다. 그리고 이중에는 신기하게도 고리도 포함되어 있습니다.
(명왕성과 그 너머에 보이는 위성 카론에 접근하는 뉴호라이즌스 Artist's concept of the New Horizons spacecraft during its planned encounter with Pluto and its moon, Charon. Credit : NASA)
(발사전 뉴 호라이즌스의 모습. 2.1 미터 접시 안테나 덕분에 무려 75 억 km 떨어진 곳에서도 지구와 교신이 가능함. 앞쪽에 보이는 검은색 연료봉은 RTG, 즉 원자력 전지로 실물은 아니고 목업. 실제 RTG 는 발사 직전에 장착됨. In the clean room at KSC’s Payload Hazardous Servicing Facility, technicians prepare the New Horizons spacecraft for a media event. Photographers and reporters will be able to photograph the New Horizons spacecraft and talk with project management and test team members from NASA and the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.
The RTG seen in this picture is not the real flying unit and is only a mockup. The real RTG was installed shortly before launch. Credit : NASA )
뉴 호라이즌스 호는 478 kg 의 비교적 가벼운 탐사선이지만 오래전 태양계 외각으로 떠난 보이저 1/2 호에 비해 매우 강력한 탐사 장비를 가지고 있기 때문에 카이퍼 벨트의 왜행성 탐사에 새로운 신기원을 이룩할 것으로 기대되고 있습니다. 특히 지구에서의 관측으로 명왕성이 5 개나 되는 위성을 지니고 있으며 그 표면 역시 얼룩이 있어 단순한 외형이 아니라는 점을 시사하고 있기에 더 큰 관심이 집중되고 있습니다.
(명왕성의 표면. 허블 망원경의 관측 결과를 낮은 해상도로 재구성한 것이지만 일단 단순한 곰보 투성이 천체는 아니라는 점을 시사하고 있음. 또 대기의 존재 역시 중요한 관측 포인트. A best-fit color image/map of Pluto generated with the Hubble Space Telescope and advanced computers. It is unknown if the brightness differences are mountains, craters, or polar caps. Credit : NASA, ESA, andMarc W. Buie (Southwest Research Institute) )
(명왕성 지름의 1/2 수준의 대형 위성 카론 역시 표면이 균일하지 않은 것으로 보여 독특한 지형을 가지고 있을 가능성이 존재 Charon's Pluto-facing hemisphere (determined from brightness variations during Pluto–Charon occultations), rendered by Celestia. Based on mapping work done by Marc W. Buie. / public domain image )
명왕성은 반지름이 대략 1150 km 정도로 지구의 18% 수준입니다. 즉 달보다 작습니다. 그런데 그 위성인 카론의 경우 반지름이 600 km 정도로 명와성의 절반 수준입니다. 질량은 대략 명왕성의 1/8 수준으로 완전한 쌍성계는 아니지만 태양계의 천체들 가운데는 가장 쌍성계에 가까운 천체입니다. 명왕성과 카론과의 거리는 불과 19571 km 정도로 이들은 서로의 질량 중심을 6.4 일 주기로 공전합니다. 그런데 두 천체 사이의 질량차이가 적다 보니 질량 중심이 명왕성 밖에 존재합니다. 즉 명왕성도 명왕성 밖에 있는 질량 중심을 사이에 두고 공전하고 있습니다.
(두 천체의 질량 중심을 공전하는 명왕성과 카론. 명왕성 주변을 카론이 공전한다고 이야기 할 수도 있지만 사실상 쌍성계에 가장 가까운 천체. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pluto-Charon_System.gif )
일부 천문학자들은 이를 쌍성계로 분류하고 카론 역시 왜행성으로 분류해야 한다는 의견도 존재합니다. 이런 독특한 경우는 명왕성 - 카론계 외에는 아직 비슷한 사례가 없습니다. 이외에도 질소와 메탄의 얼음으로 덮힌 명왕성과는 달리 카론의 표면에는 물이 얼어서 된 얼음이 주로 분포하는 등 서로 구성성분이 다를 수 있다는 증거들도 있습니다. 어쩌면 두 천체가 근접해서 공전하면서 내부에 얼음을 녹여 수증기를 분출하는 간헐천이나 얼음 화산을 만들 가능성도 있습니다. 이 모든 것은 뉴 호라이즌스 호가 관측해야 하는 과제로 가까이서 보면 상상을 초월하는 사실이 드러날지도 모르죠.
또 다른 재미있는 가정은 고리의 존재입니다. 현재까지의 관측에서는 고리는 확인되지 않았습니다. 그러나 일부 과학자들은 다른 천체와의 충돌 가정에서 고리가 생겼을 가능성도 배제할 수 없다고 생각하고 있습니다. 복잡한 위성 시스템 (무려 5 개나 되는) 역시 사실 더 많을 수 있고 말이죠.
(명왕성의 고리와 더 많은 위성 시스템의 상상도. Image credits: S. Keyon, NASA )
일단 지금까지의 관측은 적어도 토성 같은 큰 고리가 명왕성 주변에 있을 가능성은 적다고 보고 있습니다. 다만 목성 같은 작은 끈 같은 고리가 있을 가능성은 여전히 배제할 수 없습니다. 거리 때문에 그 경우 지구에서 관측이 안되기 때문이죠. 일부 천문학자들은 위성이 10 개까지 늘어날 가능성도 있다고 보고 있습니다.
달보다도 작은 명왕성은 지금까지 발견된 것만 5 개나 되는 위성을 거느리고 있습니다. 과학자들은 카이퍼 벨트 대의 천체들이 어떤 특징을 가지고 있고 왜 명왕성이 이렇게 복잡한 시스템을 발전시켰는지 궁금해하고 있습니다. 하지만 어쩌면 뉴 호라이즌스 호가 다가가서 본 명왕성의 모습은 우리가 상상한 것 이상일 수도 있습니다.
과연 명왕성에는 뭐가 있을까요. 이제 1 년 반이 남았습니다.
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