(Neptune Moon Dance: This animation illustrates how the odd orbits of Neptune's inner moons Naiad and Thalassa enable them to avoid each other as they race around the planet. Credit: NASA)
태양계에서 가장 멀리 떨어진 행성인 해왕성에는 14개의 위성이 있습니다. 가장 큰 위성인 트리톤을 제외하면 모두 작은 위성인데, 이 작은 위성 가운데도 독특한 사연을 가진 것들이 있습니다. 위성 가운데서 해왕성에 가까운 안쪽 궤도를 공전하는 나이아드 (Naiad)와 탈라사 (Thalassa)는 매우 가까운 궤도를 공전하는 지름 100km 정도의 작은 위성들로 사실 충돌 가능성이 매우 높은 위성들입니다.
이 위성들이 충돌을 피하는 메카니즘은 매우 독특합니다. 나이아드는 7시간 주기로 해왕성을 공전하고 탈라사는 그 보다 조금 먼 궤도에서 7.5시간 주기로 공전합니다. 둘 사이의 공전 궤도는 불과 1850km 차이입니다. 아무튼 두 위성의 공전 주기가 다르다보니 계속해서 궤도가 겹치는 일이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하는 것은 궤도의 기울기입니다.
탈라사에서 봤을 때 나이아드는 대략 5도 정도 기울어진 궤도를 공전하고 있으며 이로 인해 충돌하는 대신 마치 춤을 추듯 3540km 정도 거리에서 아래 위로 움직이게 됩니다. 나이아드가 위로 올라가거나 아래로 내려가면 탈라사의 중력이 나이아드를 잡아 움직이기 때문입니다.
(동영상)
이런 지그재그 공명 패턴은 다른 위성에서는 보기 힘든 현상으로 태양계에서 가장 독특한 공명 현상 중 하나입니다. 충돌을 피하기 위한 두 위성의 댄스 덕분에 이 위성들은 지금까지 살아남을 수 있었습니다. 자연의 가장 조화로운 춤 가운데 하나일 것입니다.
참고
Marina Brozović et al. Orbits and resonances of the regular moons of Neptune, Icarus (2019). DOI: 10.1016/j.icarus.2019.113462 , https://arxiv.org/abs/1910.13612
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