태양계 이야기 1043 - 카이퍼 벨트 천체 아로코트의 언덕 구조 기원은?

(Credit: Southwest Research Institute)

(Credit: New Horizons/NASA/JHUAPL/SwRI/James Tuttle Keane)

지난 2019년 뉴호라이즌스호는 지금까지 우주선이 탐사한 가장 먼 천체인 소행성 486958 아로코트 (Arrokoth)를 관측했습니다. 울티마 툴레라는 별명을 지닌 아로코트는 지구 태양 거리의 44.6배나 먼 거리에서 298년을 주기로 태양을 공전하고 있습니다. 뉴호라이즌스호는 이 얼음 천체가 21km, 15km 크기의 두 덩어리가 눈사람처럼 붙어 있는 형태라는 점을 보여줬습니다.

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이후 과학자들은 뉴호라이즌스호의 관측 데이터를 분석해 추가적인 사실을 알아냈습니다. 사우스웨스트 연구소의 행성 과학자인 앨런 스턴 박사 (Southwest Research Institute (SwRI) Planetary Scientist and Associate Vice President Dr. Alan Stern)가 이끄는 연구팀은 아로코트의 독특한 언덕 형태가 이 천체가 어떻게 만들어졌는지에 대한 힌트라는 사실을 알아냈습니다.

아로코트의 표면은 예상과 달리 크레이터 투성이가 아니라 대략 5km 지름의 언덕들이 자리잡고 있습니다. 연구팀은 아로코트를 구성하고 있는 두 개의 덩어리 중 큰 쪽인 웨뉴 (Wenu)에서 12개의 작은 덩어리를 확인했고 작은 쪽인 웨요 (Weeyo)에서도 같은 크기의 덩어리들을 확인했습니다. 이는 카이퍼 벨트 천체들을 구성한 단위들이 사실 비슷한 크기였다는 점을 시사하는 대목입니다.

카이퍼 벨트 천체를 형성한 초기 원시 미행성 (planetesimal)들은 아마도 5km 전후의 크기를 지니고 있었던 것으로 보입니다. 이들이 중력에 의해 뭉쳐 아로코트 같은 크기의 소행성을 형성하는 경우 이런 형태를 지니게 되는 것으로 보입니다.

다만 하나의 카이퍼 벨트 천체로 전부가 다 그렇다고 결론을 내리기는 어렵기 때문에 추가 관측이 필요합니다. 목성의 트로이 소행성을 관측하는 나사의 루시 (Lucy) 탐사선이나 유럽우주국 (ESA)의 혜성 인터셉터 (Comet interceptor)가 뉴호라이즌스호의 뒤를 이어 카이퍼 벨트 천체를 관측할 수 있는 후보로 거론되고 있습니다. 만약 이들 역시 비슷한 형태를 관측한다면 카이퍼 벨트 소행성의 기원에 대한 결정적인 증거가 될 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2023-10-large-mound-kuiper-belt-arrokoth.html

https://en.wikipedia.org/wiki/486958_Arrokoth

S. A. Stern et al, The Properties and Origin of Kuiper Belt Object Arrokoth's Large Mounds, The Planetary Science Journal (2023). DOI: 10.3847/PSJ/acf317

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