토성 주변 도는 위성 20개 발견..목성 제치고 위성개수 1위 등극

국제천문연맹 연구진 관측
12년만에 토성 새위성 찾아
위성숫자 모두 82개로 늘어
관련 교과서 내용 변경해야

토성 외곽을 도는 새로운 위성 20개가 무더기로 추가 발견됐다. 이로써 토성 주변 위성 수가 82개로 확 늘어나면서 목성(79개)을 제치고 태양계에서 위성이 가장 많은 행성이 됐다.

스콧 셰퍼드 미국 카네기과학연구소 연구원이 이끈 국제천문연맹(IAU) 소행성체센터 연구진이 하와이 섬 마우나케아천문대에 있는 스바루 망원경으로 관측한 결과, 토성 주변에서 위성 20개를 새롭게 발견했다고 7일(현지시간) 밝혔다. 셰퍼드 연구원은 "이 위성은 대부분 토성 형성 초기 주변에 있던 파편이 토성 중력 때문에 붙잡혀 위성이 된 것"이라며 "1990년대 후반 이후 목성이 태양계에서 위성이 가장 많은 행성으로 알려졌는데 이번 발견으로 토성이 위성 수에서 목성을 앞지르게 됐다"고 설명했다. 관련 교과서 내용이 바뀌어야 하는 셈이다.

이번에 발견된 위성은 모두 지름이 5㎞ 안팎으로 토성에서 상대적으로 멀리 떨어진 외곽을 돌고 있는 것으로 나타났다. 이 가운데 17개는 토성의 자전 방향과 반대 방향으로 공전하는 '역행 위성'으로 토성 주변을 한 바퀴 도는 데 3년 이상이 걸린다.

셰퍼드 연구원은 "역행 위성은 기존 토성 위성 간 충돌이나 위성과 외부 천체 간 충돌로 형성됐을 수도 있고, 아예 토성 옆을 지나가던 소행성이나 혜성이 끌려 들어왔을 수도 있다"며 "충돌로 형성됐다면 최소 3개 천체가 충돌했을 것"이라고 분석했다. 새로 발견된 역행 위성 중 하나는 현재까지 알려진 토성 위성 중 토성과의 거리가 가장 먼 것으로 확인됐다.

역행 위성과 반대로 토성의 자전 방향과 같은 방향으로 공전하는 나머지 3개 '순행 위성' 중 하나는 역행 위성과 방향만 반대일 뿐 비슷한 궤도에서 발견됐고, 다른 순행 위성 2개는 좀 더 반경이 작은 타원형 궤도에서 2년 주기로 토성 주위를 공전하는 것으로 나타났다. 위성 궤도를 분석하면 각 위성이 어디에서 비롯됐고 당시 어떤 조건에서 형성됐는지 등에 관한 단서를 얻을 수 있다는 게 연구진 설명이다.

최영준 한국천문연구원 우주과학본부장은 "어떤 천체가 일정한 주기로 토성 주변을 돈다는 것이 이론 예측과 관측을 통해 입증돼야 위성임을 알 수 있는데, 이번에 발견된 위성은 상대적으로 크기가 작고 토성에서 떨어진 거리가 멀어 그동안 확인이 어려웠던 것으로 보인다"고 덧붙였다.

실제로 연구진이 이번에 위성을 확인하기 위해 활용한 관측 데이터는 2004~2007년 촬영된 것이다.

토성에서 새로운 위성이 발견된 건 2007년 '타르케크' 등 3개 위성이 발견된 이후 12년 만이다. 최초로 발견된 토성 위성은 1655년 발견된 '타이탄'으로, 지름이 5151㎞이며 가장 규모가 크고 토성과 매우 가까워 공전 주기가 15.9일로 짧다.

한편 태양계 행성 가운데 토성과 목성 다음으로 위성이 많은 행성은 천왕성(27개)과 해왕성(13개)이다. 화성에는 '포보스'와 '데이모스' 등 위성 2개가 있고 지구 위성은 달이 유일하다. 수성이나 금성은 위성이 없다.

[송경은 기자]

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