日, 57억km 너머 천체서 ‘대기’ 존재 최초 확인…명양성 外 유일

해왕성의 위성 트리톤. (출처: NASA/JPL, 1989, Public domain, via Wikimedia Commons)

태양으로부터 57억km 떨어진 ‘해왕성 너머 천체’(TNO)에서 대기가 존재한다는 증거가 발견됐다. 이곳에서 명왕성 이외에 대기가 확인된 것은 이번이 처음이다.

5일 일본 국립천문대(NAOJ) 이시가키지마 천문대 아리마쓰 고 박사팀은 과학 저널 네이처 천문학에 지름 약 500㎞의 천체인 ‘(612533) 2002 XV93’에서 얇은 대기의 존재를 시사하는 증거를 확인했다고 밝혔다. TNO는 해왕성 바깥을 공전하는 천체로, 45억 년 전 태양계 형성 당시의 잔해가 남아 있는 것으로 알려져 있다. 지금까지 이 영역에서 대기가 있는 것으로 확인된 천체는 왜행성으로 분류된 명왕성이 유일했다.

연구팀이 관찰한 천체 ‘2002 XV93’는 명왕성과 같은 공명 궤도를 도는 ‘플루티노’ 계열로, 태양에서 약 40천문단위(AU) 떨어진 곳을 공전하고 있다. 연구팀은 2024년 1월 10일 이 천체가 뒤쪽에서 오는 별을 가리며 지나가는 ‘항성 엄폐’ 현상이 일어나는 것을 예측하고, 이를 일본 교토, 나가노, 후쿠시마 등 3곳에서 동시에 관측했다.

관측 결과 2002 XV93이 별빛을 가릴 때 별빛이 갑자기 사라지지 않고 수 초에 걸쳐 서서히 감소하고, 다시 나타날 때도 서서히 밝아지는 현상이 나타났다. 이는 천체 주변의 대기에 의해 빛이 약해지는 현상과 일치하는 것으로 천체 주변에 기체층이 있을 때 빛이 굴절되면서 나타나는 전형적인 특징이다.

연구팀은 “이 발견은 대기가 큰 행성에서만 형성된다는 기존 개념을 수정할 필요가 있다는 것을 보여준다”며 “향후 추가적인 항성 엄폐관측과 제임스 웹 우주망원경(JWST) 관측 등을 통해 대기의 구성과 기원을 규명해야 한다”고 말했다.

해왕성의 위성 트리톤. (출처: NASA/JPL, 1989, Public domain, via Wikimedia Commons)

전혜진 기자 sunrise@donga.com