태양계 미스터리… '목성 트로이 운석'의 정체는?
NASA, 광역적외선탐사망원경으로 새로운 단서 발견
[기사제휴=CBS 감일근 기자]
NASA(미항공우주국)의 광역적외선탐사망원경(WISE, Wide-Field Infrared Survey Explorer)을 이용해 태양계의 미스터리 가운데 하나인 목성 운석의 정체를 밝혀줄 새로운 단서를 발견했다고 NASA(미항공우주국)가 16일 밝혔다.
'목성의 트로이인(Jovian Trojans)'으로 불리는 이 운석들은 목성과 같은 궤도로 태양을 공전하고 있다. 이들 운석들은 마치 경주마처럼 무리를 지어 공전하고 있으며 한 무리는 목성의 앞에서, 또 다른 무리는 뒤에서 태양 궤도를 공전하고 있다.
운석들의 색상을 자세히 관찰한 것은 이번이 처음으로 두 무리의 운석들은 모두 윤기가 없이 탁하며, 어둡고 붉은 색의 바위 덩어리들이었다. 뿐만 아니라 이번 관찰을 통해 목성 앞에서 공전하는 운석의 무리들이 목성을 뒤따르는 운석들에 비해 숫자가 훨씬 많을 것이라는 이전 추정이 사실이었음을 확인됐다.
이번 발견은 운석이 어디서 왔고, 무엇으로 만들어졌는지를 비롯해 운석의 탄생 비밀을 밝히는 단서를 제공할 것으로 기대되고 있다. WISE는 목성 앞 뒤에 있는 두 개의 운석 무리들이 놀라울 만큼 닮았으며, 태양계의 다른 곳에서 온 것으로 보이는 어떤 외부의 불순물이 섞인 흔적도 찾을 수 없었다. 또 화성과 목성 사이에서 태양을 공전하는 운석 벨트나, 해왕성 바깥에서 태양의 주위를 도는 운석 집합체인 카이퍼와도 완전히 달랐다.
행성과학연구소 출신의 WISE 과학자 타미 그래브는 "목성과 토성은 오늘날 견고한 궤도를 돌고 있지만 과거에는 같은 궤도를 공전하던 운석들과 부딪히며 그들의 진로를 방해했다. 그 후 목성은 트로이의 운석들을 다시 붙잡아 지금과 같은 궤도로 돌게 만들었는데 이들 운석이 어디에서 왔는지는 아직은 알 수 없지만, 우리의 연구 결과로는 인근 지역에서 붙잡힌 것으로 추정된다. 이것이 사실이라면 흥미로운 일이다. 이들 운석이 태양계의 특정 지역에서 나온, 우리가 잘 알지 못하는 원초적인 물질로 만들어졌음을 의미하기 때문이다"라고 설명했다.
트로이 운석은 1906년 2월 22일 독일의 천문학자 막스 울프에 의해 최초로 발견됐다. 막스가 당시 발견한 것은 목성의 앞에서 공전하는 운석 무리들이었다. 막스가 '아킬레스'로 명명한 이 운석은 너비가 350m의 바위 덩어리였다. 이후 목성의 뒤에서 공전하는 운석 무리들도 발견되었다. 이들 운석은 통칭해서 트로이 운석으로 명명됐는데 그리스 군인들이 트로이 시민들을 기습공격하기 위해 거대한 말 동상 안에 숨었다는 전설에서 따온 것이다.
이후에 화성과 해왕성 등 다른 행성들도 궤도를 함께 도는 트로이 운석을 갖고 있다는 사실이 밝혀졌으며, 최근 지구의 트로이 운석도 최초로 발견됐다.
WISE 프로그램 이전까지는 트로이 운석의 수를 파악하는데 있어 가장 큰 불확실성은 바위와 얼음으로 이뤄진 구름 속에 얼마나 많은 개별 운석덩어리가 있느냐 하는 것이었다. 목성의 앞뒤에 있는 운석의 양은 화성과 목성 사이에 있는 운석벨트의 전체 운석 양과 같은 것으로 보인다.
이를 명확히 규명하기 위해서는 보다 정확한 관찰이 필요하지만 여러 가지 방해 요소가 있다. 목성의 운석 구름들의 위치는 지난 몇 수십 년간 정확한 관찰을 하는데 방해요인이 돼 왔다. 하나의 구름은 주로 지구 북쪽 하늘 위로 있으며 다른 하나의 구름은 남쪽 하늘에 있다. 이들 구름은 지상의 광학 망원경으로 관찰할 경우 적어도 두 개 이상의 다른 망원경을 이용하게 만든다. 이 같은 방식의 관찰을 통해 얻은 결과는 서로 다른 두 개의 망원경으로 다른 시점에서 다른 두 개의 구름을 관찰해야 하는 문제에 의해서 생기는 어떤 결과인지 여부가 불확실하다.
WISE가 2009년 12월 14일 궤도에 진입하면서 40cm구경의 망원경과 적외선 카메라는 천체의 열원을 찾아서 모든 하늘을 샅샅이 뒤지기 시작했다. 2010년 1월부터 2011년 2월까지 매일 약 7,500개 이미지가 촬영됐다. NEOWISE 프로젝트는 이 데이터를 이용해 태양계의 158,000개 이상의 운석과 혜성에 대한 목록을 작성했다.
그래브 박사는 "1,750개 트로이 운석에 대한 정확한 지름과 반사계수 측정을 통해 우리는 광도의 순서에 의해 두 무리의 운석에 대해서 더 많은 것을 알게 됐다. 이 정보로 우리는 앞의 구름 속에 지금까지 생각한 것보다 거의 40% 이상 더 많은 물질이 존재한다는 사실을 정확하게 확인할 수 있었다"고 말한다.
트로이 운석의 표면과 내부를 분석하기는 쉽지 않은 작업이다. WISE의 적외선탐지기는 가시광선 망원경과 달리 물질의 열의 발산에 민감하다. 이는 보다 자세한 가시광선과 적외선 색깔과 함께 WISE가 반사계수를 보다 정확하게 평가할 수 있게 해준다.
연구진은 지금까지 400개의 트로이 운석의 색깔을 분석했으며 이들 중 많은 것들은 운석 분류표의 기준에 따라 분류작업이 이뤄졌다.
그래브 박사는 "화성과 목성사이의 운석 벨트나 해왕성 바깥에서 태양의 주위를 도는 운석 집합체인 카이퍼 벨트의 특징인 매우 붉은 색의 운석은 발견되지 않았다. 대신, 대부분 D타입의 운석으로 부르는 균일한 모양의 운석들의 집합체가 관찰됐다. D타입의 운석은 적포도주 색에 가까운 어두운 홍색이다. 그리고 청회색을 띠는 C와 P타입의 운석들이 일부 포함돼 있다. 더 많은 연구가 필요하지만 태양계에서 가장 오래된 물질일 가능성이 높다"고 말한다.
이번 연구 결과는 16일 44회 미국 천문학회 행성과학분야 연례모임에 발표됐으며, 관련된 두 개의 연구 논문은 천체물리학지에 실릴 예정이다.
NASA(미항공우주국)의 광역적외선탐사망원경(WISE, Wide-Field Infrared Survey Explorer)을 이용해 태양계의 미스터리 가운데 하나인 목성 운석의 정체를 밝혀줄 새로운 단서를 발견했다고 NASA(미항공우주국)가 16일 밝혔다.
'목성의 트로이인(Jovian Trojans)'으로 불리는 이 운석들은 목성과 같은 궤도로 태양을 공전하고 있다. 이들 운석들은 마치 경주마처럼 무리를 지어 공전하고 있으며 한 무리는 목성의 앞에서, 또 다른 무리는 뒤에서 태양 궤도를 공전하고 있다.
운석들의 색상을 자세히 관찰한 것은 이번이 처음으로 두 무리의 운석들은 모두 윤기가 없이 탁하며, 어둡고 붉은 색의 바위 덩어리들이었다. 뿐만 아니라 이번 관찰을 통해 목성 앞에서 공전하는 운석의 무리들이 목성을 뒤따르는 운석들에 비해 숫자가 훨씬 많을 것이라는 이전 추정이 사실이었음을 확인됐다.
이번 발견은 운석이 어디서 왔고, 무엇으로 만들어졌는지를 비롯해 운석의 탄생 비밀을 밝히는 단서를 제공할 것으로 기대되고 있다. WISE는 목성 앞 뒤에 있는 두 개의 운석 무리들이 놀라울 만큼 닮았으며, 태양계의 다른 곳에서 온 것으로 보이는 어떤 외부의 불순물이 섞인 흔적도 찾을 수 없었다. 또 화성과 목성 사이에서 태양을 공전하는 운석 벨트나, 해왕성 바깥에서 태양의 주위를 도는 운석 집합체인 카이퍼와도 완전히 달랐다.
행성과학연구소 출신의 WISE 과학자 타미 그래브는 "목성과 토성은 오늘날 견고한 궤도를 돌고 있지만 과거에는 같은 궤도를 공전하던 운석들과 부딪히며 그들의 진로를 방해했다. 그 후 목성은 트로이의 운석들을 다시 붙잡아 지금과 같은 궤도로 돌게 만들었는데 이들 운석이 어디에서 왔는지는 아직은 알 수 없지만, 우리의 연구 결과로는 인근 지역에서 붙잡힌 것으로 추정된다. 이것이 사실이라면 흥미로운 일이다. 이들 운석이 태양계의 특정 지역에서 나온, 우리가 잘 알지 못하는 원초적인 물질로 만들어졌음을 의미하기 때문이다"라고 설명했다.
트로이 운석은 1906년 2월 22일 독일의 천문학자 막스 울프에 의해 최초로 발견됐다. 막스가 당시 발견한 것은 목성의 앞에서 공전하는 운석 무리들이었다. 막스가 '아킬레스'로 명명한 이 운석은 너비가 350m의 바위 덩어리였다. 이후 목성의 뒤에서 공전하는 운석 무리들도 발견되었다. 이들 운석은 통칭해서 트로이 운석으로 명명됐는데 그리스 군인들이 트로이 시민들을 기습공격하기 위해 거대한 말 동상 안에 숨었다는 전설에서 따온 것이다.
이후에 화성과 해왕성 등 다른 행성들도 궤도를 함께 도는 트로이 운석을 갖고 있다는 사실이 밝혀졌으며, 최근 지구의 트로이 운석도 최초로 발견됐다.
WISE 프로그램 이전까지는 트로이 운석의 수를 파악하는데 있어 가장 큰 불확실성은 바위와 얼음으로 이뤄진 구름 속에 얼마나 많은 개별 운석덩어리가 있느냐 하는 것이었다. 목성의 앞뒤에 있는 운석의 양은 화성과 목성 사이에 있는 운석벨트의 전체 운석 양과 같은 것으로 보인다.
이를 명확히 규명하기 위해서는 보다 정확한 관찰이 필요하지만 여러 가지 방해 요소가 있다. 목성의 운석 구름들의 위치는 지난 몇 수십 년간 정확한 관찰을 하는데 방해요인이 돼 왔다. 하나의 구름은 주로 지구 북쪽 하늘 위로 있으며 다른 하나의 구름은 남쪽 하늘에 있다. 이들 구름은 지상의 광학 망원경으로 관찰할 경우 적어도 두 개 이상의 다른 망원경을 이용하게 만든다. 이 같은 방식의 관찰을 통해 얻은 결과는 서로 다른 두 개의 망원경으로 다른 시점에서 다른 두 개의 구름을 관찰해야 하는 문제에 의해서 생기는 어떤 결과인지 여부가 불확실하다.
WISE가 2009년 12월 14일 궤도에 진입하면서 40cm구경의 망원경과 적외선 카메라는 천체의 열원을 찾아서 모든 하늘을 샅샅이 뒤지기 시작했다. 2010년 1월부터 2011년 2월까지 매일 약 7,500개 이미지가 촬영됐다. NEOWISE 프로젝트는 이 데이터를 이용해 태양계의 158,000개 이상의 운석과 혜성에 대한 목록을 작성했다.
그래브 박사는 "1,750개 트로이 운석에 대한 정확한 지름과 반사계수 측정을 통해 우리는 광도의 순서에 의해 두 무리의 운석에 대해서 더 많은 것을 알게 됐다. 이 정보로 우리는 앞의 구름 속에 지금까지 생각한 것보다 거의 40% 이상 더 많은 물질이 존재한다는 사실을 정확하게 확인할 수 있었다"고 말한다.
트로이 운석의 표면과 내부를 분석하기는 쉽지 않은 작업이다. WISE의 적외선탐지기는 가시광선 망원경과 달리 물질의 열의 발산에 민감하다. 이는 보다 자세한 가시광선과 적외선 색깔과 함께 WISE가 반사계수를 보다 정확하게 평가할 수 있게 해준다.
연구진은 지금까지 400개의 트로이 운석의 색깔을 분석했으며 이들 중 많은 것들은 운석 분류표의 기준에 따라 분류작업이 이뤄졌다.
그래브 박사는 "화성과 목성사이의 운석 벨트나 해왕성 바깥에서 태양의 주위를 도는 운석 집합체인 카이퍼 벨트의 특징인 매우 붉은 색의 운석은 발견되지 않았다. 대신, 대부분 D타입의 운석으로 부르는 균일한 모양의 운석들의 집합체가 관찰됐다. D타입의 운석은 적포도주 색에 가까운 어두운 홍색이다. 그리고 청회색을 띠는 C와 P타입의 운석들이 일부 포함돼 있다. 더 많은 연구가 필요하지만 태양계에서 가장 오래된 물질일 가능성이 높다"고 말한다.
이번 연구 결과는 16일 44회 미국 천문학회 행성과학분야 연례모임에 발표됐으며, 관련된 두 개의 연구 논문은 천체물리학지에 실릴 예정이다.
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