해왕성 주변 희귀한 ‘붉은 소행성’이 초기 태양계 비밀 밝힌다 [우주를 보다]

[서울신문 나우뉴스]

팔로마 200인치와 제미니 및 케크 망원경으로 촬영한 해왕성의 희귀한 붉은 소행성 이미지. 출처: Dr Bryce Bolin

해왕성은 선명한 파란색으로 유명하지만 그 주위를 공전하는 소행성은 그렇지 않다.

국제 천문학자 팀은 최근 해왕성의 트로이군 소행성을 면밀히 관측한 결과, 모두 태양계의 대부분의 소행성보다 훨씬 더 붉은 색조를 띠고 있다는 사실을 발견했다. 국제 천문과학자 팀은 지난 2월 14일 영국왕립천문학회 월보에 이 같은 사실을 발표했다. 

해왕성 트로이군은 태양 주위를 공전하는 궤도가 해왕성과 평행을 이루는 소행성 무리다. 그들은 해왕성과 태양 사이 또는 해왕성과 왜행성 명왕성 사이의 중력적으로 안정된 지점에서 몰려 있다. 2001년에 처음 발견되었으며, 현재까지 50개 미만의 암석이 파악되고 있다. 

18개 해왕성 트로이군 소행성 추적해 색상 분석

예상보다 숫자가 적은 것은 해왕성 트로이군 소행성이 드물기 때문이 아니라, 너무 작고 멀리 떨어져 있어 발견하기 어렵기 때문이다. 이 소행성 무리의 암석은 대략 지름이 50~100km 정도이며, 태양으로부터 45억km 떨어진 거리에서 공전한다. 이는 지구-태양 간 거리의 약 15배에 해당한다.

이 연구 이전에 천문학자들은 이러한 소행성 중 12개에 대해서만 연구했으며, 이를 위해 지구에서 가장 크고 가장 강력한 망원경을 사용해야 했다. 

미 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터의 천문학자이자 이 연구의 수석저자인 브라이스 볼린은 성명에서 "우리의 새로운 작업에서 우리는 대형 망원경으로 연구한 해왕성 트로이군 샘플을 두 배 이상 늘렸다"라고 밝혔다. 

팔로마 200인치, 제미니 및 케크 망원경으로 촬영한 해왕성의 희귀한 붉은 소행성 이미지. 출처:Dr Bryce Bolin

볼린의 연구팀은 2년 동안 캘리포니아의 팔로마 천문대의 망원경을 비롯해 하와이와 칠레의 제미니 노스-사우스 망원경, 하와이의 케크 망원경 등 4개의 망원경으로 수집한 데이터를 합성했으며, 18개의 해왕성 트로이군 소행성을 추적하고 색상을 분석했다.

그 결과 극도로 붉은 4개의 소행성을 포함하여 대부분의 소행성이 여느 소행성들보다 훨씬 더 붉다는 사실을 발견했다. 

진홍색은 해왕성 트로이군이 암모니아나 메탄올과 같은 휘발성 화합물이 풍부함을 나타낸다. 이러한 화학물질로 만든 얼음은 열에 매우 민감하며 태양 복사에 노출되면 빠르게 가스로 변한다.

붉은 소행성 일부 태양계 안쪽으로 차츰 이동 

이 때문에 천문학자들은 태양에 더 가까운 소행성이 훨씬 적은 붉은 색조를 띨 것으로 예상한다. 그들의 암모니아와 메탄올은 이미 끓어서 기화해버렸기 때문이다. 

아니나 다를까, 연구원들은 내부 태양계의 슬레이트 회색 암석에서 시작하여 명왕성 궤도 너머의 진한 빨간색까지 진행하는 일종의 붉은 소행성의 염색 진행을 관찰할 수 있었다. 

연구원들은 해왕성의 가장 붉은 소행성 중 일부가 태양계 초기에 태양에서 훨씬 더 먼 거리에서 형성된 후 차츰 안쪽으로 이동하여 해왕성의 궤도에 갇히게 되었을 가능성이 있다고 덧붙였다. 

그것들을 연구하면 초기 태양계에서 소행성이 어떻게 형성되었으며, 지난 46억 년 동안 그 구성이 어떻게 변했는지에 대한 통찰을 얻을 수 있을 것으로 연구원들은 기대하고 있다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com