태양계의 저편에는 명왕성 말고도 많은 왜행성(dwarf planet)들이 존재합니다. 이 천체들은 모두 각자의 사연이 있는데, 그중에서 오늘 소개할 것은 하우메아(Haumea)입니다.
하우메아가 발견된 것은 2004년으로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 천문학자 마이크 브라운(Mike Brown)이 이끄는 연구팀이 하와이의 켁 망원경 이미지에 찍혔던 이미지를 나중에 발견한 것인데, 결국 이 왜행성은 하와이 신화의 여신인 하우메아(Haumea)의 이름을 따서 명칭이 정해집니다.
하지만 엄밀하게 말하면 이 천체의 발견을 주장할 수 있는 연구팀이 적어도 하나 더 있었습니다. 스페인의 시에라 네바다 관측소의 호세 루이스 오르티즈 모네로(José Luis Ortiz Moreno)와 그의 팀이 2003년 하우메아의 이미지를 찍은 것을 뒤늦게 발견한 것이죠.
그런데 마이크 브라운의 팀은 이를 2005년 7월 20일 보고했고 오르티즈 팀은 7일 후에 보고했기 때문에 사진을 먼저 찍었음에도 불구하고 이름을 정할 우선권은 미국팀에게 돌아갑니다. (참고로 스페인 팀은 고대 이베리아의 봄의 여신인 아테시나(Ateacina)라는 이름을 제안했지만 결국 채택되지 않았습니다)
이름과 관련해서 더 흥미로운 사실은 1955년 팔로마산 망원경 이미지 사진 중에 사실 하우메아가 있었다는 사실입니다. 그러나 당시에는 누구도 그런 위치에 왜행성이 있을 것이라는 생각을 하지 못했죠.
(하우메아와 그 두 위성의 상상도.
Artist's conception of Haumea with its moons Hiʻiaka and Namaka. The moons are much more distant than depicted here./A. Feild (Space Telescope Science Institute) )
(하우메아와 그 위성들. Keck image of 2003 EL61 Haumea, with moons Hi’iaka and Naumaka. Credit: CalTech/Mike Brown et al.)
하우메아에서 가장 흥미로운 사실은 이름이 아니라 사실 이 왜행성이 독특한 특징입니다. 이 왜행성은 지름 100km가 넘는 태양계의 천체 중에서 가장 빠른 속도인 3.9시간을 주기로 자전하고 있습니다. (표면의 밝기 변화를 고려하면 이렇게 결론 내릴 수 밖에 없습니다) 여기에다 지름 1000km 조금 넘는 크기에도 불구하고 원형이 아니라 길쭉한 타원형으로 생겼습니다. 마지막으로 밀도도 높아서 2.6-3.3g/㎤ 에 달하는데, 이는 일반적인 카이퍼 벨트 천체보다 훨씬 높은 것입니다.
이 모든 것을 고려하면 하우메아에 대해서 한 가지 결론밖에 내릴 수 없습니다. 그것은 이 천체가 사실 과거에 큰 충돌을 겪었다는 것이죠. 하우메아는 명왕성보다 약간 태양에서 먼 타원 궤도를 공전 중인데 대략 근일점이 35AU, 원일점이 51.5AU 정도입니다. 이 궤도에는 많은 카이퍼벨트 천체가 있기 때문에 대규모 충돌이 일어날 가능성은 매우 높습니다.
아마도 하우메아는 본래 훨씬 큰 왜행성이 대충돌을 겪은 후 남은 조각으로 보입니다. 흥미로운 사실은 명왕성 역시 큰 충돌을 겪었다는 것입니다. 명왕성과 그 대형 위성인 카론은 그렇게 해서 생성된 것으로 보입니다.
하지만 하우메아는 더 심각한 충동을 겪으면서 파편들이 사방으로 흩어지고 남은 조각이라는 차이가 있습니다. 실제로 하우메아의 궤도에는 하우메아 패밀리라고 불리는 수백km 지름의 소행성들이 있는데, 이들이 그 파편으로 생각됩니다. 사실 하우메아의 두 위성 역시 그런 식으로 형성된 것이 아닌가 하는 의구심이 듭니다.
하우메아는 대략 2,000 x 1,500 x 1,000 km이나 그보다 다소 작은 크기의 타원형 천체로 보입니다. 거리상 크기 측정이 좀 정확하게 되기 어려운 부분이 있어 약간 오차가 존재하지만 질량은 위성 덕분에 확실히 알 수 있습니다. 하우메아는 지구의 1400분의 1, 명왕성의 1/3 정도 되는 질량을 지녔습니다.
아마도 가벼운 얼음 부분은 상당수 충돌시 떨어져 나가고 남은 암석질 중심 부분이 많이 남은 것으로 보입니다. 그럼에도 불구하고 알베도 매우 높은데 (대략 0.71) 이는 표면은 거의 얼음으로 덮혀있다는 의미입니다. 아직 하우메아로 보낼 탐사선은 없지만, 만약 탐사선이 직접 가서 본다면 정말 독특한 외형을 가진 천체일 것으로 생각됩니다.
(하우메아와 해왕성의 궤도 공명. The motion of Haumea in a rotating frame with a period equal to Neptune's orbital period. (Neptune is held stationary.) It shows the nominal orbit of Haumea librating in a 12:7 resonance to Neptune. Neptune is the blue (stationary) dot at 5 o'clock. Uranus is green, Saturn yellow, and Jupiter pink. Where red turns to green is where it crosses the ecliptic. Notice that these nodes control the reversal. The animated GIF consists of 14 frames. )
하우메아의 또 다른 별난 점은 바로 공전 궤도입니다. 이 왜행성은 해왕성과 12:7 궤도 공명을 하면서 284년을 주기로 태양 주변을 공전합니다. 즉, 해왕성이 12번 태양 주위를 돌때 하우메아는 7번 공전하는 상관 관계가 있습니다. 이는 두 천체의 상호 중력 작용에 의한 것으로 사실 카이퍼 벨트에는 해왕성의 중력에 간섭을 받는 천체들이 존재합니다.
만약 우리가 하우메아로 탐사선을 보낸다면 명왕성을 탐사한 뉴호라이즌스보다 더 긴 시간을 기다려야 합니다. 가장 가까운 발사 기회는 2025년으로 이 때 발사한다면 14.25년 후에 도착합니다. (그 때 위치는 태양에서 48.18AU) 그러면 우리 세대에 그 독특한 모습을 직접 볼 수 있겠죠.
그러나 아쉽게도 아직은 탐사선 발사 예정이 없습니다. 가까운 미래에 발사 계획이 제안되었으면 하지만 돈이 드는 일인 만큼 장담은 할 수 없을 것 같습니다.
참고
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