태양계 이야기 1162 - 세 번째 고리 혹은 새로운 위성이 있다? 왜소행성 콰오아의 비밀

(Artist's impression of Quaoar with its ring and its moon Weywot. Credit: ESA, CC BY-SA IGO 3.0)

해왕성 궤도 밖에 있는 왜소행성 (dwarf planet) 가운데 하나인 콰오아 (Quaoar)는 지름 1000km가 약간 넘는 천체로 고리와 위성의 존재가 확인된 왜소행성입니다. 콰오아는 태양에서 42-45AU 정도 되는 상당히 원에 가까운 궤도를 돌고 있는데, 명왕성이 30-49AU 정도 되는 타원 궤도를 도는 것과 대조적입니다.

과학자들은 2023년 콰오아에서 두 번째 고리를 찾아냈습니다. 콰오아의 첫 번째 고리는 콰오아에서 4,000km 정도 떨어져 있고 두 번째 고리는 2500km 떨어져 있습니다. 둘 다 천체의 기조력으로 인해 위성이 생기기 힘든 로슈 한계 밖에 있는 고리여서 어떻게 형태를 유지하는지가 의문이었는데, 어쩌면 보이지 않는 위성의 중력이 작용한 결과일 수 있습니다.

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미국 카브릴로 대학의 리처드 놀테니우스 (Richard Nolthenius, Cabrillo College Astronomy Department)가 이끄는 연구팀은 캘리포니아 몬터레이 천문 연구소의 올리버 관측소 (Monterey Institute for Research in Astronomy’s Oliver Observing Station (MIRA-OOS)) 망원경으로 콰오아를 관측하던 중 1.23초 동안 콰오아 주변의 별빛이 가려지는 현상을 관측했습니다.

(Sky plane geometry of the MIRA occultation relative to known structures. Credit: Research Notes of the AAS (2025). DOI: 10.3847/2515-5172/adfeda)

이런 현상은 보통 망원경으로는 관측하기 너무 희미한 천체가 별빛을 잠시 가리면서 발생합니다. 연구팀은 이 현상의 원인으로 아직 발견하지 못한 세 번째 고리나 위성이 존재할 가능성을 생각했습니다. 그런데 최근 제임스 웹 우주 망원경으로 관측했을 때 고리의 존재를 발견하지 못했기 때문에 연구팀은 위성의 가능성이 높다고 보고 있습니다.

비교적 작은 소행성인 콰오아가 왜 이렇게 복잡한 고리와 위성 시스템을 지니고 있는지는 아직 잘 모릅니다. 여기에 어쩌면 얼음 화산과 옅은 대기를 지니고 있을지 모른다는 주장도 있습니다. 아마도 직접 탐사선을 보내 관측한다면 정말 예상치 못했던 장면을 보게 될 가능성도 있어 보입니다.

참고

https://phys.org/news/2025-09-discovery-moon-orbiting-mysterious-distant.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Quaoar

Richard Nolthenius et al, Discovery of a New Satellite or Ring Arc around (50000) Quaoar, Research Notes of the AAS (2025). DOI: 10.3847/2515-5172/adfeda

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