2분마다 자전하는 700m 소행성, 통설과 다른 신호

지름 500m 이상 소행성 중 가장 빠른 자전 속도를 가진 '2025 MN45' 상상도. 지름 710m인 이 소행성은 1.88분마다 한 바퀴를 돌며 화성과 목성 사이 주소행성대에 위치해 있다. NSF DOE Vera C. Rubin Observatory, NOIRLab, SLAC, AURA, P. Marenfeld 제공

지름 700m급 대형 소행성이 2분도 채 되지 않는 시간에 한 바퀴를 돈다는 연구 결과가 나왔다. 지름 500m 이상 소행성 가운데 역대 가장 빠른 자전 속도다. 연구팀은 극단적인 회전 속도에도 소행성이 분해되지 않는 점에 주목하며 소행성 내부 구조에 대한 기존 통설을 재검토해야 한다고 밝혔다.

미국 국립 광학·적외선 천문연구소(NOIRLab) 연구팀은 칠레 베라 루빈 천문대의 예비 관측 자료를 바탕으로 소행성의 밝기 변화(광도곡선)를 분석해 자전 주기와 크기, 색상 특성을 정밀 산출한 연구 결과를 7일(현지시간) 국제학술지 ‘천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)’에 게재했다.

연구팀은 베라 루빈 천문대의 초기 시운전 단계에서 수집한 관측 자료를 분석했다. 본격적인 10년 관측에 앞서 초기 데이터만으로 소행성의 물리적 성질을 어디까지 파악할 수 있는지 확인하기 위한 연구였다. 분석 대상은 2025년 4~5월, 7일 동안 약 10시간에 걸쳐 수집한 자료다.

분석 결과 자전 주기를 신뢰할 수 있는 소행성 76개가 확인됐고 초고속 또는 극초고속으로 회전하는 소행성 19개가 새롭게 드러났다. 연구팀은 세계 최대 디지털 카메라인 ‘시공간 유산 관측(LSST) 카메라’ 자료를 활용했다. LSST 카메라는 약 32억 화소급 초대형 카메라로 짧은 시간 간격으로 넓은 하늘을 반복 촬영해 천체의 밝기 변화와 움직임을 정밀하게 추적할 수 있다.

가장 눈에 띄는 천체는 소행성 '2025 MN45'다. 지름 약 710m인 2025 MN45는 1.88분마다 한 바퀴를 도는 것으로 분석됐다. 대부분의 소행성은 암석과 먼지 조각이 중력으로 느슨하게 뭉친 '자갈 더미(rubble pile)' 구조로 알려져 있다. 자갈 더미 구조의 주소행성대 소행성은 자전 주기가 약 2.2시간보다 짧아지면 원심력 때문에 분해될 가능성이 크다. 2025 MN45는 한계를 크게 넘는 속도에서도 형태를 유지하고 있다.

연구를 이끈 사라 그린스트리트 NSF NOIRLab 천문학자는 "빠르게 회전하면서도 한 덩어리를 유지하려면 매우 높은 강도의 물질로 이뤄져 있어야 한다"고 말했다. 이어 "계산 결과 고체 암석에 가까운 결합 강도가 필요한 것으로 나타났다"며 "대부분의 소행성이 자갈 더미 구조일 것이라는 기존 인식과 다른 결과"라고 설명했다.

연구팀은 2025 MN45 외에도 수백 미터 크기의 고속 회전 소행성 여러 개를 함께 확인했다. 일부는 5분이 채 되지 않아 한 바퀴를 도는 극초고속 회전 소행성이었다. 새롭게 발견한 고속 회전 소행성 대부분은 지구 인근이 아니라 화성과 목성 사이 주소행성대에 위치해 있다.

연구팀은 관측 기술의 발전 덕분에 발견이 가능했다고 설명했다. 베라 루빈 천문대는 수개월 내 남반구 밤하늘을 10년간 반복 관측하는 LSST 사업을 시작할 예정이다. 장기 관측이 본격화되면 소행성의 강도와 조성, 충돌 이력에 대한 이해도 한층 넓어질 것으로 연구진은 기대하고 있다.

<참고자료>
- doi.org/10.3847/2041-8213/ae2a30

[조가현 기자 gahyun@donga.com]