태양계 이야기 1015 - 소행성 디디모스서는 빠른 자전 속도로 물질이 탈출한다.

(Didymos (left) and Dimorphos (right) as seen by the DART mission minutes before impact. Credit: NASA/Johns Hopkins APL)

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(The DART spacecraft’s final moments as it passes Didymos on the way to impact Dimorphos.)

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작년 나사의 DART가 충돌하면서 화려한 우주쇼를 보여준 소행성 디디모스의 디모포스는 과학자들에 이목을 집중시키고 있습니다. 주로는 궤도가 변경된 디모포스에 관심이 집중되어 있지만, 역시 많은 관측이 이뤄진 디디모스도 여러 가지 흥미로운 이야기를 많이 지닌 소행성입니다.

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스페인 알리칸테 대학의 나이르 그로골로 (Nair Trógolo, Instituto de Física Aplicada a las Ciencias y la Tecnología, Universidad de Alicante,

Spain)가 이끄는 연구팀은 디디모스의 표면에 있는 암석들이 너무 빠른 자전 속도로 인해 우주로 빠져나가고 있다는 사실을 확인했습니다.

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대부분의 소행성은 단단한 바위가 아니라 잡석 더미에 불과한 형태를 지니고 있습니다. 띠라서 이론적으로 자전 속도가 빠르면 펴면 물질이 쉽게 탈출할 수 있습니다. 사실 지구도 자전 주기가 84분이라면 같는 현상이 발생할 수 있는데 다행히 하루 24시간이라 우리는 지구에서 안전하게 살 수 있습니다.

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반면 디디모스는 자전 주기가 2시간 16분에 불과해 표면의 작은 암석과 먼지들이 적도에서 빠져 나가고 있습니다. 물론 산산조각이 날 정도는 아니고 가벼운 작은 암석과 먼지들이 공중에 뜰 정도입니다. 지구와는 달리 오히려 큰 입자가 공중에 오래 떠 있는데 이는 태양풍의 압력에 의해 작은 입자가 빨리 밀리기 때문입니다.

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디디모스의 자전 속도가 계속 빨라진다면 이 소행성은 결국 유지될 수 없을 것입니다. 소행성의 자전 속도에 영향을 줄 수 있는 인자로 YORP 효과가 있습니다. 태양 복사가 표면 반사율 (알베도) 차이에 의해 다른 압력을 가해 천체의 자전 속도를 느리게 혹은 빠르게 만드는 것입니다. 작은 효과이긴 하나 누적되면 작은 소행성에는 큰 영향을 줄 수 있습니다.

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다만 연구팀은 디디모스의 적도 부근에서 공중 부양한 물질의 97%는 다시 표면으로 내려오기 때문에 소행성이 갑자기 파괴될 가능성은 낮습니다.

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과학자들은 2027년 유럽 우주국의 소행성 탐사선 헤라가 디디모스와 디모포스에 도달해 자세한 관측을 수행하면 많은 사실들이 발견될 것으로 기대하고 있습니다. 이 소행성 시스템에 숨겨진 이야기는 여기서 끝이 아닐 것입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2023-03-didymos-quickly-detaching-equator-orbit.html

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Nair Trógolo et al, Lifted particles from the fast spinning primary of the Near-Earth Asteroid (65803) Didymos, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2303.07333

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