[아하! 우주] 태양계 끝에서 왔다..천왕성 너머서 몸푸는 초대형 혜성

[서울신문 나우뉴스]

C/2014 UN271 베르나디넬리–번스타인의 상상도

몇 년 전부터 천문학자들의 시선을 집중시키고 있는 혜성이 있다. 바로 초대형 혜성인 ‘C/2014 UN271 베르나디넬리-번스타인’(Bernardinelli-Bernstein)이다. 일반적인 혜성의 핵은 지름 1㎞ 내외지만, 베르나디넬리-번스타인 혜성의 핵은 지름이 최소 100㎞가 넘는다. 과학자들은 아마도 지금까지 관측된 혜성의 핵 가운데 가장 큰 것으로 추정하고 있다.

이렇게 거대한 크기만큼 베르나디넬리-번스타인 혜성은 아주 먼 거리에서도 이미 표면 물질이 증발하면서 활동을 시작했다. 올해 여름에 남아프리카 공화국에 있는 라스 컴브레스 관측소는 이 혜성 표면에서 물질이 증발하는 것을 확인했는데, 이때 거리는 태양에서 19AU(약 28.5억㎞, 1AU는 지구-태양 간 거리로 약 1.5억㎞) 정도였다. 태양계에서 해왕성 다음으로 태양에서 멀리 떨어진 천왕성 궤도에서 이미 활동을 시작한 것이다. 과학자들은 일산화탄소나 이산화탄소 일부가 승화하면서 가스와 먼지가 분출되는 것으로 추정했다.

2021년 6월 22일 포착된 C/2014 UN271 베르나디넬리–번스타인 혜성 (가운데)의 모습. 주변으로 물질을 방출하고 있다

그런데 미국 메릴랜드 대학 과학자들은 베르나디넬리-번스타인 혜성의 활동이 그보다 훨씬 전부터 시작했다는 증거를 발견했다. 이들이 연구한 자료가 된 것은 미 항공우주국(NASA)의 '외계 행성 사냥꾼'인 우주망원경 TESS의 데이터였다. TESS는 별의 밝기 변화를 측정해 그 앞을 지나는 외계 행성의 존재를 알아낸다. 이를 위해 우주의 넓은 지역을 주기적으로 관측하기 때문에 태양계의 데이터도 확보할 수 있다.

연구팀은 2018년에서 2020년 사이 TESS 데이터를 분석해 베르나디넬리-번스타인 혜성의 이미지를 확보했다. 그 결과 놀랍게도 천왕성과 해왕성 궤도 중간인 21.2-23.8AU (32~35억㎞)에서 이미 활동을 시작했다는 사실을 확인했다. 연구팀에 따르면 역대 가장 먼 거리에서 활동을 시작한 혜성이다.

베르나디넬리-번스타인 혜성의 궤적

다만 너무 먼 거리이기 때문에 연구팀도 이 내용에 대해 검증이 필요하다고 보고 연구에 사용된 이미지 처리 기술을 표면 물질의 증발이 일어날 수 없는 카이퍼 벨트 천체에 적용했다. 카이퍼 벨트 천체는 해왕성보다 더 먼 궤도에 있어 훨씬 온도가 낮기 때문이다. 그 결과 연구팀의 분석 결과는 실수가 아니라 실제 활동을 포착한 것일 가능성이 높았다.

사실 이 정도 거리면 베르나디넬리-번스타인 혜성의 표면 온도는 천왕성처럼 영하 200도 이하다. 그럼에도 이미 몸풀기 수준의 활동을 시작했다는 것은 몸집이 클 뿐 아니라 방출할 물질이 매우 많은 원시적인 혜성이라는 이야기다. 그러나 아쉽게도 베르나디넬리-번스타인 혜성은 2031년에야 토성 궤도까지 접근한 후 태양에서 다시 멀어지기 때문에 우리에게 화려한 혜성쇼를 보여주기는 어렵다. 대신 과학자들이 이를 관측할 시간은 충분하기 때문에 태양계에서 가장 먼 장소인 오르트 구름 천체에 대한 비밀을 풀 많은 단서를 제공할 것으로 기대된다.　

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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