태양계는 생각보다는 더 작을지도 모른다.

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-10

태양계를 덮고 있는 혜성 구름에 대한 새로운 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면, 태양계는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 작을지도 모른다. 이번 연구는 일찍이 생각했던 것만큼 그렇게 많은 물질이 혜성 구름에 포함되어 있지는 않을지도 모른다는 것을 시사하며, 행성형성 모델의 오래된 문제를 해결할지도 모른다. 태양을 도는데 200년 이상 걸리는 장주기 혜성들은 하늘의 모든 방향으로부터 다가온다는 관찰 결과는 과학자들로 하여금 이 혜성들이 태양계 주위에 후광처럼 분포된 얼음 물체들인 오르트 성운(Oort Cloud)으로부터 나온다고 오랫동안 믿게 만들었다. 아마도 행성들을 생기게 했던 물질로 이루어진 원반과 동일한 원반으로부터 형성되었을 것으로 생각되는 이 물체들은 생성된 지 수백만 년이 지나서 목성과 토성에 의해 바깥으로 흩어졌다. 오르트 성운은 너무 흐릿해서 망원경으로 볼 수는 없지만, 두 부분으로 이루어졌다고 천문학자들은 믿고 있다. 장주기 혜성의 근원은 태양으로부터 20,000~200,000 AU 범위에 있는 바깥 부분에 있다고 생각되었다. 천문단위인 1 AU는 지구와 태양의 거리이다. 또한 태양계 모델은 태양으로부터 대략 3,000~20,000 AU 범위로 펼쳐져 있는 안쪽 껍질의 존재도 예측하고 있다. 그러나 연구자들은 이 껍질 내부에서 궤도를 돌고 있는 물체들은 결코 화려한 혜성의 모습을 보여줄 만큼 충분히 가깝게 태양에 접근하지는 않을 것이라고 믿었다. 왜냐하면 이러한 물체들이 목성과 토성에 접근하면 성간공간으로 배출될 것이기 때문이다. 새로운 컴퓨터 시뮬레이션의 결과는 이러한 중력장벽은 새기 쉬울지도 모르며, 그 결과 많은 물체들이 목성궤도 안쪽을 지나갈 수 있을지도 모른다는 것을 암시한다. 목성과 토성은 실제로는 이 침입자들을 길게 늘여진 경로로 밀어서 태양에 더 접근하도록 만들지도 모른다. 이번 연구는 전체 장주기 혜성들의 절반 이상이 이 보이지 않는 ‘안쪽’ 오르트 성운으로부터 왔을지도 모른다는 것을 암시하고 있으며, 이것은 태양계가 생각보다는 훨씬 더 작다는 것을 의미한다. “우리가 생각했던 것만큼 먼 바깥에 그만큼 많은 재료가 있지는 않을지도 모른다. 혜성을 만들 것이라고는 상상하지 못했던 오르트 성운의 영역이 혜성의 가장 유력한 생산자일지도 모른다.”라고 워싱턴대(University of Washington)의 나단 카이브(Nathan Kaib)는 말한다. 그는 지난 화요일에 워싱턴에서 열린 미국천문학회에서 이번 연구 결과를 발표했다. 이러한 결과는 태양계에 관한 오래된 불가사의를 해결하는데 도움이 될 수도 있을 것이다. 수백 개의 장주기 혜성들이 분류되어왔으며, 이러한 숫자는 지구보다 40배나 많은 질량이 바깥쪽 오르트 성운에 포함되어 있을지도 모른다는 생각을 갖게 했었다. 지금의 태양계 모델들은 그렇게 많은 질량을 설명할 수 없다. 그 이유는 그처럼 극단적인 거리에 있는 물체들은 태양계로부터 완전히 분실되거나, 지나가는 별과 거대가스성운의 중력 또는 은하수 자체의 인력에 의해 성간공간 속으로 버려지기 쉽기 때문이다. 초기 태양계에서 목성과 토성에 의해 바깥으로 던져진 물질의 불과 1~2퍼센트만이 바깥쪽 오르트 성운 속에 유지되었을 것이다. 그렇지만 안쪽 오르트 성운은 지나가는 별들의 중력 당김으로부터 더 잘 격리되므로 10배나 더 많은 물질들이 유지되었을 것이다. 그래서 만일 안쪽 성운이 장주기 혜성의 유력한 근원이라면, 수십억 년 전에 훨씬 더 적은 물질들이 목성과 토성에 의해 바깥으로 배출되어야 했을 것이다. 이번 연구에는 참여하지 않았지만 사우스웨스터연구소(Southwest Research Institute)의 루크 돈스(Luke Dones)는 “오르트 성운의 질량 추정치가 컸던 것은 오랫동안 문제였다. 이번 연구는 그 문제를 적어도 부분적이나마 해소한다. 왜냐하면 우리가 관측하는 것들을 생산할 만큼의 많은 질량이 오르트 성운에 있을 필요가 없다는 것을 이번 연구는 보여주고 있기 때문이다.”라고 말한다. 그럼에도 불구하고 이번 생각에 대한 진위 판단은 어려울 것이다. 장주기 혜성들의 궤도는 여전히 매우 불명확하다고 카이브는 말한다. 가장 관측하기 쉬운 혜성들은 안쪽 태양계를 통과하는 것들이지만, 그들의 궤도는 일생에 걸쳐서 크게 변했을 것이므로 그 근원을 추적하기가 어렵다. 하와이에 있는 판스타(Pan-STARRS) 프로젝트와 같은 미래 망원경들은 훨씬 더 희미하고 먼 곳에 있는 물체들도 관찰할 수 있을 것이다. 그러한 물체들의 궤도는 비교적 변하지 않을 것이다. * 그림 : 혜성 구름은 태양계의 주 원반을 둘러싸고 있다. dn18345-1_300.jpg 출처 : http://www.newscientist.com/article/dn18345-solar-system-may-be-more-compact-than-thought.html