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태양계 이야기 148 - 위성을 지닌 소행성 1998 QE2




 지난 1998 년 발견되어 (285263) 1998 QE2 라는 이름을 받은 소행성이 최근 지구에 근접했습니다. 근지구 천체 (Near Earth Object  NEO) 관측 프로그램의 일환으로 감시 중인 이 소행성은 2013 년 5월 31일, 지구에서 580 만 km 떨어진 지점을 지나갔습니다. 이 정도는 충분히 지구에서 멀기 때문에 지구에 충돌할 가능성이 없습니다. 하지만 평소 너무 작아서 관측이 어려웠던 소행성을 상세하게 관측하기에는 적당한 거리라고 할 수 있습니다.


 1998 QE2 는 아모르 (Amor) 소행성군으로 태양을 기준으로 1.0387 AU (근일점) 에서 3.8042 AU (원일점) 의 궤도를 3.77 년 주기로 공전하고 있습니다. 지름은 약 2.75 km 정도로 만약 지구에 충돌하는 날에는 전지구적인 재앙이 되겠지만 현재 공전 궤도로 봤을 때 공전 궤도가 크게 바뀌지 않는 이상 미래에 충돌 가능성은 없는 것으로 생각되고 있습니다.


 아무튼 이 소행성이 2013 년에 근접했을 때 이를 관측한 과학자들은 이전에는 알지 못했던 사실을 추가로 발견할 수 있었습니다. 그것은 이 소행성이 작은 위성을 거느리고 있다는 점입니다. 위성을 거느린 소행성이 아주 드문 것은 아니지만 이를 직접 관측하는 일은 쉽지 않기 때문에 이 소행성을 발견한지 거의 15 년만에 위성의 존재를 알 수 있었습니다. 


 위성은 대략 지름 600 미터 정도 크기로 1998 QE2 에 비해서 그렇게 작은 크기는 아니라고 할 수 있습니다. 대략 위성과 소행성의 크기 비가 1/4 - 1/5 배 정도 이기 때문에 지구 - 달 수준에 근접합니다. 이 위성은 최대 6.4 km 정도 떨어진 공전 궤도를 32 시간 주기로 돌고 있는데 모천체에 가까운 공전 궤도로 인해서 지구 - 달 시스템 처럼 위성의 한쪽 면이 항상 모항성 방향을 향하는 동주기자전 (synchronous ratation) 이 일어납니다. 즉 위성의 공전과 자전 주기가 같아서 위성의 한쪽만 소행성을 바라본다는 것입니다. 이는 지구에서 달의 한쪽 면만 보이는 것과 동일합니다. 




(소행성 1998 QE2 와 그 위성   Credit : NASA  )    



(2013 년 6월 1일 레이더로 얻은 소행성 1998 QE2 및 그 위성  This image of asteroid 1998 QE2 was obtained on June 1, 2013, when the asteroid was about 3.75 million miles (6 million kilometers) from Earth. The small white dot at upper left is the moon, or satellite, orbiting asteroid 1998 QE2. Image credit: NASA/JPL-Caltech/GSSR  )



(동영상   Credit : NASA)


 1998 QE2 는 알베도가 0.06 에 불과한 매우 어두운 소행성으로 가시 광선 영역에서의 관측은 어렵고 Goldstone Radar 를 이용한 레이더 관측이 더 유용합니다. 실제 2013 년 5월 말에 진행된 레이더 관측에서 위의 사진에서 보듯이 감자처럼 생긴 소행성의 모습과 함께 밝은 점으로 표시된 위성의 존재가 보입니다. 위성이 밝게 보이는 이유는 실제로 밝은 물질로 구성되서가 아니라 위성의 자전 주기가 32 시간 정도로 비교적 느려서 많은 레이더파를 반사시키기 때문입니다. 반면 소행성 자체는 자전 주기가 4- 5 시간 미만으로 아주 빠르게 자전 중입니다.


 따라서 이 소행성 표면에서 위성을 관찰하면 지구의 달처럼 위상 변화 (초승달 - 상현달 - 보름달 - 하현달 - 그믐달 처럼 모습이 변하는 것) 를 하게될 가능성이 있는데 실제로는 지구의 달처럼 거의 구체에 가까운 천체가 아니고 한달이 32 시간으로 매우 짧기 때문에 잘 눈치채지 못할 가능성도 있기는 합니다. 아무튼 표면에서 달 (위성) 이 뜨는 걸 볼 수 있는 소행성이라고 할 수 있죠. 


 사실 위성이 있는 소행성은 위에서 언급했듯이 드물지 않습니다. 지름 200 미터 이상의 NEOs 들 가운데서 16% 가 2 개 이상의 천체로 구성되어 있다는 추정도 있습니다. 하지만 이를 관측하기는 그렇게 만만치 않습니다. 대부분의 소행성들이 지구에서 관측했을 때 작은 점으로 밖에 보이지 않기 때문이죠. 따라서 1998 QE2 에서 위성을 관측한 것은 지구에 적당한 거리로 근접했기 때문이라고 하겠습니다. 


 한편 위성과의 관계로 부터 우리는 1998 QE2 의 밀도 같은 다른 특징들도 알 수 있습니다. 이에 의하면 1998 QE2 의 밀도의 최대 값은 물의 0.83 배 수준인 것 같습니다. 좀 더 연구가 필요하겠지만 사실은 이 소행성이 드라이아이스 같은 휘발성 물질을 다 잃어버린 단주기 혜성 핵의 잔해일 가능성도 있습니다.


 이 경우 지금 남아 있는 것은 빈공간이 있는 얼음으로 표면에는 흙더미 같은 먼지가 덮고 있는 구조일 가능성이 있다는 것이죠. 그렇다고 가정하면 낮은 밀도는 쉽게 설명됩니다. 진짜로 이런 구조일 경우 단순히 흥미로운 소행성일 뿐 아니라 미래 우주 개척에 필요한 물을 공급할 귀중한 자원일 가능성도 있을 것입니다. 좀 더 연구가 필요하겠지만 꽤 흥미로운 결과라고 하겠습니다.   


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