( Artist's illustration of how Saturn's rings might have formed from an ancient moon being ripped apart when it orbited too close. Credit: B. Militzer and NASA ) 토성을 상징하는 이미지는 거대한 고리입니다. 하지만 과학자들은 현재의 고리 입자 소실 속도를 토대로 볼때 고리의 나이가 많긴 해도 토성만큼 오래되지 않았을 것으로 보고 있습니다. 아마도 토성의 고리는 1–2억 년 전에 생산된 것으로 보입니다. 하지만 고리의 생성 시기와 달리 대체 어떻게 생겼는지는 과학자들 사이에서도 큰 논쟁거리 중 하나입니다. 현재 대표적인 가설은 아마도 1-2억 년 전쯤 토성의 얼음 위성이 충돌 혹은 파괴되면서 현재의 고리가 생겨났다는 것입니다. 이 가상의 위성은 크리살리스 (Chrysalis)로 불리는데, 이 위성이 실제로 존재했는지와 왜 파괴되었는지는 아직 미스터리입니다. 미국과 중국 과학자 팀은 제57회 달 및 행성 과학 학회 (57th Lunar and Planetary Science Conference)에서 크리살리스에 대한 최신 연구 결과를 발표했습니다. 연구팀의 시뮬레이션에 따르몀 크리살라스는 토성의 위성 이아페투스와 비슷한 크기입니다. 참고로 이아페투스의 지름은 약 1,469km(913마일)입니다. 연구팀은 크리살리스의 내부는 물과 얼음, 암석이 섞인 층상 구조로 이루어져 있다고 가정하고 시뮬레이션을 시행했습니다. 그리고 구성 성분 가운데 얼음의 함량은 가장 비슷할 것으로 보이는 위성인 디오네와 이아페투스의 얼음 함량인 각각 50%와 80%인 두 가지 모델을 사용했습니다. 연구팀에 따르면 크리살리스는 매우 긴 타원형 궤도를 따라 공전합니다. 시뮬레이션에서는 가장 먼 거리에서는 토성 반지름의 약 200배, 가장 가까운 거리에서는 1~1.5배 거리까지 근접하는 것으로 모델링되었습니다. 참...
( XMM-VID1-2075 (left panel), shows minimal difference in color, suggesting little to no rotation. Credit: Forrest et al/Nature Astronomy ) 우리 은하는 대략 2억 년에 한 번 정도 자전합니다. 우리 태양계는 고유한 방향으로 은하계 내를 이동하지만, 역시 이 움직임에 따라 은하계의 다른 별과 함께 은하 중심을 공전하게 됩니다. 이렇게 은하가 도는 이유는 은하계의 가스와 물질이 중력에 의해 안으로 뭉치면서 회전 에너지가 중심부로 전해지기 때문입니다. 각운동량 보존 법칙에 의해 팔을 안으로 모으면서 회전하는 피겨 선수처럼 은하계 역시 진화하면서 자전 속도가 빨라지는 것이 일반적입니다. 이런 일반적인 은하계의 진화는 은하 충돌에 의해 변화될 수 있습니다. 충돌 방향이나 질량에 따라 은하계의 회전 속도는 더 빨라질수도 있지만, 멈출 수도 있는 것입니다. 최근 과학자들은 우주 초기 대형 은하에서도 이런 일이 발생했다는 사실을 포착했습니다. 캘리포니아 대학의 벤 포레스트 (Ben Forrest, Department of Physics and Astronomy, University of California, Davis)와 동료들은 제임스 웹 우주 망원경 (JWST)를 이용해 빅뱅 직후 18억 년 후 은하인 XMM-VID1-2075를 관측했습니다. 이 은하는 우주 초기에 형성되었음에도 불구하고 우리 은하보다 몇 배 큰 대형 은하입니다. 하지만 더욱 놀라운 부분은 거의 움직이지 않는다는 것입니다. 이렇게 큰 은하는 당연히 많은 물질이 중앙부로 중력에 의해 떨어지기 때문에 회전 속도가 빨라질 수밖에 없습니다. 하지만 뭔가 다른 이유로 인해 속도가 떨어진 것으로 보입니다. 가장 가능성 높은 설명은 다른 은하와의 충돌입니다. 실제 관측 결과를 보면 표면 밝기가 불균일한 모습을 지니고 있으며 한쪽으로 치우친 빛 과잉 역시 관측됩니다. 이...