[아하!우주] 제임스웹 망원경, 고리 있는 소행성의 비밀 풀었다 (연구)

[서울신문 나우뉴스]

제임스 웹 우주 망원경이 커리클로를 관측한 방법. Credit: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI). SCIENCE: Pablo Santos-Sanz (IAA/CSIC), Nicolás Morales (IAA/CSIC), Bruno Morgado (UFRJ, ON/MCTI, LIneA

지난해부터 본격 관측에 들어간 제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경을 뛰어넘는 강력한 성능으로 빅뱅 직후 형성된 초기 은하 같이 멀고 희미한 천체를 관측하고 있다.

하지만 사실 제임스 웹 우주 망원경의 또 다른 주요 목표는 우리 태양계 내 천체들이다. 등잔 밑이 어둡다고 아직 태양계 안에도 제대로 관측하지 못한 소행성과 위성이 수두룩하기 때문이다. 

스페인 안달루시아 천체물리학 연구소의 파블로 산토스-산즈가 이끄는 연구팀은 아주 특별한 소행성을 관측하기 위해 제임스 웹 우주 망원경을 사용했다. 토성처럼 고리를 지닌 소행성인 10199 커리클로 (Chariklo)가 바로 그 주인공이다. 

커리클로는 태양계 외곽인 카이퍼 벨트와 목성 궤도 사이에 있는 미스터리 소행성인 켄타우로스 중 하나다. 신화 속 반인 반마인 켄타우로스처럼 켄타우로스 소행성은 혜성과 소행성의 특징을 지닌 독특한 얼음 천체로 알려져 있다. 하지만 너무 멀리 떨어진 어두운 천체라 아직 정보가 부족하다. 

2013년, 이런 소행성을 연구하던 과학자들은 우연한 기회에 소행성 커리클로가 다른 별 앞을 지나는 것을 관측했다. 그리고 예상치 못했던 이상한 깜박임을 발견했다. 관측 데이터를 분석한 결과 과학자들은 커리클로의 고리가 별빛을 가렸다는 결론을 내렸다. 사상 최초로 토성이나 목성처럼 고리를 지닌 소행성을 발견한 것이다. 

제임스 웹 우주 망원경이 관측한 커리클로와 고리의 구성 물질. Credit: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI). SCIENCE: Noemí Pinilla-Alonso (FSI/UCF), Ian Wong (STScI), Javier Licandro (IAC))

제임스 웹 우주 망원경은 2022년 10월 18일 소행성 커리클로가 멀리 떨어진 별인 'Gaia DR3 6873519665992128512' 앞을 지나는 순간을 포착해 고리의 정확한 크기는 물론 구성 성분에 대한 정보까지 확보했다. 별 빛이 고리를 통과하면서 변하는 스펙트럼을 관측한 것이다. 

관측 결과 커리클로의 고리는 두 겹으로 6~7km 폭의 고리와 2~4km 폭의 고리가 9km 간극을 두고 떨어져 있다. 스펙트럼 분석 결과는 고리의 구성 성분 대부분이 물의 얼음이라는 것을 보여줬다. 멀리 떨어진 소행성의 상당수가 얼음 천체라는 점을 생각하면 어느 정도 예측할 수 있는 결과다.

커리클로는 지름 250km 정도로 소행성 가운데서는 크지만, 고리를 지닌 천체 가운데서는 가장 작다. 고리가 생긴 이유나 고리가 유지되는 이유는 모르지만 아직 밝혀지지 않은 위성이 원인일 가능성이 있다. 

제임스 웹 우주 망원경으로도 흐릿한 점으로 보이기 때문에 이 부분까지 밝히지는 못했지만, 과학자들은 이번 관측을 통해 다른 관측 기기로는 절대 알 수 없었던 사실을 알게 됐다. 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 관측 능력은 먼 우주는 물론 태양계 내의 미스터리를 푸는 열쇠가 될 것이다. 

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com