카이퍼 벨트(Kuiper Belt) 예상 보다 더 확장될까?
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2024-02-27 08:45:13
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- 해왕성을 넘어선 최초의 먼지 측정
- 뉴 호라이즌스 탐사선은 태양계 가장자리에서 놀라울 정도로 높은 먼지 밀도 감지
- 카이퍼 벨트가 50천문단위(AU)가 아닌 최대 80 천문 단위까지 확장
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카이퍼 벨트에는 명왕성(Pluto), 에리스(Eris), 세드나(Sedna), 콰오아르(Quaoar)를 포함한 수많은 얼음 덩어리와 왜소 행성이 있다. 태양으로부터 멀리 도달하는 편심 궤도를 가진 많은 혜성과 기타 천체도 해왕성 너머의 이 영역에서 발견될 수 있다. 천문학자들은 지금까지 이러한 해왕성 너머 물체의 일부만을 식별했다. 해왕성 크기의 Planet 9가 숨겨져 있는지에 대한 질문은 여전히 열려 있다.
NASA의 New Horizons 우주 탐사선은 우리 태양계의 해왕성 횡단 지역에 대해 더 명확성을 제공하기 위한 것이다. 2015년 여름 왜소행성 명왕성을 통과하고 카이퍼 벨트 천체인 아로코스(울티마 툴레)를 통과한 후 2021년 4월 거리 이정표인 50천문 단위를 돌파했다. 이는 뉴 호라이즌스가 이제 보이저 탐사선을 제외하고는 어떤 인공 차량도 더 자세히 탐사한 적이 없는 지역을 통과하고 있음을 의미한다.
해왕성을 넘어선 최초의 먼지 측정
뉴호라이즌스(New Horizons) 먼지 탐지기가 이 멀리 떨어진 외부 지역에서 제공한 데이터는 더욱 흥미롭다. 볼더에 있는 콜로라도 대학의 수석 저자인 Alex Doner는 "뉴 호라이즌스는 해왕성과 명왕성 너머의 행성 간 먼지에 대한 직접적인 측정 데이터를 제공하는 최초의 우주 탐사선이다"고 설명했다. 현재 모델에 따르면, 이 먼지는 해왕성 너머 물체 사이의 충돌뿐만 아니라 이러한 얼음 덩어리 표면의 미세한 충격에 의해 생성된다.
행성 간 먼지의 밀도는 카이퍼 벨트가 얼마나 바깥쪽으로 확장되어 있는지를 나타낼 수 있다. 우주 탐사선의 먼지 탐지기에는 가장 작은 입자의 영향도 기록하는 14개의 전하를 띠는 탐지기 포일이 장착돼 있다. 이 먼지 탐지기 중 12개는 비행 방향을 가리키고 나머지 두 개의 포일은 보호되어 제어 역할을 한다. 현재 Doner와 그의 팀이 평가한 데이터는 태양으로부터 45~55 천문 단위(AU) 거리에서 나온 것이다.
있어야 할 것보다 더 많은 입자
평가 결과 놀라운 사실이 드러났다. 새로운 데이터는 55AU 거리에서 탐사선이 기록한 먼지 흐름이 현재 모델이 예측하는 것보다 더 밀도가 높다는 것을 보여준다”고 연구원들은 보고했다. 일반적인 예상에 따르면 카이퍼 벨트의 바깥쪽 가장자리가 약 50 천문 단위에 위치하기 때문에 이 거리에서 먼지 밀도가 크게 감소해야 한다. 따라서 뉴 호라이즌스는 카이퍼 벨트를 떠난 지 오래되었을 것이다.
그러나 그것은 사실이 아닌 것 같다. Doner와 그의 팀은 “New Horizons는 현재 모델에 포함되지 않은 새로운 얼음 입자 집단을 만나는 것으로 보인다”고 말했다. 따라서 카이퍼 벨트는 이전에 생각했던 것보다 더 클 수 있다. 팀의 모델 계산에 따르면 50이 아닌 80 천문 단위에 도달할 수도 있다. 실제 카이퍼 벨트 너머에 먼지와 얼음 덩어리로 만들어진 두 번째 벨트가 있다는 것도 생각할 수 있다.
카이퍼 벨트가 예상보다 크다?
Doner는 “확장된 카이퍼 벨트를 발견했다는 생각은 매우 흥미롭다”며 "서로 충돌하여 먼지를 생성하는 아직 인식되지 않은 또 다른 물체 집단이 있을 수 있다"고 설명했다. 이 집단에는 천문학자들이 최근 몇 년 동안 카이퍼 벨트 너머에서 발견한 먼 왜소 행성도 포함될 수 있다.
그러나 연구자들은 뉴 호라이즌스 탐사선에 의해 감지된 먼지가 어디에서 왔는지, 그리고 그것이 실제로 확장된 카이퍼 벨트의 일부인지를 아직 명확하게 말할 수 없다. 연구팀에 따르면 이론적으로는 태양풍이나 다른 영향으로 인해 더 안쪽 구역에서 먼지가 바깥쪽으로 날아갔을 가능성도 있다고 한다. 그러나 그들은 측정된 먼지 밀도를 고려할 때 이것이 가능성이 거의 없다고 생각한다.
여전히 흥미진진하다.
볼더에 있는 남서부 연구소의 New Horizons 수석 조사관 Alan Stern은 "이 증가된 카이퍼 벨트 먼지 밀도가 얼마나 멀리 갈지 보고 싶다"며 "이 새로운 결과는 우주 탐사선이 우리 태양계에서 완전히 새로운 천체 집단을 발견한 최초의 것일 수 있다”고 말했다.
그리고 훨씬 더 많은 발견이 있을 가능성이 높다. 뉴 호라이즌스의 연료 및 에너지 저장량은 2040년대까지 지속될 것이다. 그러면 탐사선은 태양으로부터 100천문 단위 이상 떨어져 있을 수 있다.
(The Astrophysical Journal Letters, 2024; doi: 10.3847/2041-8213/ad18b0)
출처: NASA
- 해왕성을 넘어선 최초의 먼지 측정
- 뉴 호라이즌스 탐사선은 태양계 가장자리에서 놀라울 정도로 높은 먼지 밀도 감지
- 카이퍼 벨트가 50천문단위(AU)가 아닌 최대 80 천문 단위까지 확장
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카이퍼 벨트가 예상보다 더 확장될까?
NASA의 뉴 호라이즌스 탐사선은 태양계 가장자리에서 놀라울 정도로 높은 먼지 밀도를 감지했다.
해왕성 너머:
얼음 덩어리와 먼지로 가득 찬 우리 태양계 외부 영역인 카이퍼 벨트는 이전에 생각했던 것보다 거의 두 배나 클 수 있다. 이는 NASA의 New Horizons 우주 탐사선의 데이터에 의한 것이다. NASA의 먼지 감지기는 표준 모델이 허용하는 것보다 훨씬 더 많은 먼지를 이 먼 외부 구역에서 감지했다. 이는 연구원들이 보고한 바와 같이 카이퍼 벨트가 50천문단위(AU)가 아닌 최대 80 천문 단위까지 우주로 확장된다는 것을 나타낼 수 있다.
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| ▲ 현재 모델에 따르면 카이퍼 벨트는 태양과 지구로부터의 거리의 50배인 약 50개의 천문 단위까지 확장된다. © NASA |
카이퍼 벨트에는 명왕성(Pluto), 에리스(Eris), 세드나(Sedna), 콰오아르(Quaoar)를 포함한 수많은 얼음 덩어리와 왜소 행성이 있다. 태양으로부터 멀리 도달하는 편심 궤도를 가진 많은 혜성과 기타 천체도 해왕성 너머의 이 영역에서 발견될 수 있다. 천문학자들은 지금까지 이러한 해왕성 너머 물체의 일부만을 식별했다. 해왕성 크기의 Planet 9가 숨겨져 있는지에 대한 질문은 여전히 열려 있다.
NASA의 New Horizons 우주 탐사선은 우리 태양계의 해왕성 횡단 지역에 대해 더 명확성을 제공하기 위한 것이다. 2015년 여름 왜소행성 명왕성을 통과하고 카이퍼 벨트 천체인 아로코스(울티마 툴레)를 통과한 후 2021년 4월 거리 이정표인 50천문 단위를 돌파했다. 이는 뉴 호라이즌스가 이제 보이저 탐사선을 제외하고는 어떤 인공 차량도 더 자세히 탐사한 적이 없는 지역을 통과하고 있음을 의미한다.
해왕성을 넘어선 최초의 먼지 측정
뉴호라이즌스(New Horizons) 먼지 탐지기가 이 멀리 떨어진 외부 지역에서 제공한 데이터는 더욱 흥미롭다. 볼더에 있는 콜로라도 대학의 수석 저자인 Alex Doner는 "뉴 호라이즌스는 해왕성과 명왕성 너머의 행성 간 먼지에 대한 직접적인 측정 데이터를 제공하는 최초의 우주 탐사선이다"고 설명했다. 현재 모델에 따르면, 이 먼지는 해왕성 너머 물체 사이의 충돌뿐만 아니라 이러한 얼음 덩어리 표면의 미세한 충격에 의해 생성된다.
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| ▲ 뉴 호라이즌스는 해왕성 너머의 먼지 측정을 수행하는 최초이자 유일한 우주 탐사선이다. © NASA |
행성 간 먼지의 밀도는 카이퍼 벨트가 얼마나 바깥쪽으로 확장되어 있는지를 나타낼 수 있다. 우주 탐사선의 먼지 탐지기에는 가장 작은 입자의 영향도 기록하는 14개의 전하를 띠는 탐지기 포일이 장착돼 있다. 이 먼지 탐지기 중 12개는 비행 방향을 가리키고 나머지 두 개의 포일은 보호되어 제어 역할을 한다. 현재 Doner와 그의 팀이 평가한 데이터는 태양으로부터 45~55 천문 단위(AU) 거리에서 나온 것이다.
있어야 할 것보다 더 많은 입자
평가 결과 놀라운 사실이 드러났다. 새로운 데이터는 55AU 거리에서 탐사선이 기록한 먼지 흐름이 현재 모델이 예측하는 것보다 더 밀도가 높다는 것을 보여준다”고 연구원들은 보고했다. 일반적인 예상에 따르면 카이퍼 벨트의 바깥쪽 가장자리가 약 50 천문 단위에 위치하기 때문에 이 거리에서 먼지 밀도가 크게 감소해야 한다. 따라서 뉴 호라이즌스는 카이퍼 벨트를 떠난 지 오래되었을 것이다.
그러나 그것은 사실이 아닌 것 같다. Doner와 그의 팀은 “New Horizons는 현재 모델에 포함되지 않은 새로운 얼음 입자 집단을 만나는 것으로 보인다”고 말했다. 따라서 카이퍼 벨트는 이전에 생각했던 것보다 더 클 수 있다. 팀의 모델 계산에 따르면 50이 아닌 80 천문 단위에 도달할 수도 있다. 실제 카이퍼 벨트 너머에 먼지와 얼음 덩어리로 만들어진 두 번째 벨트가 있다는 것도 생각할 수 있다.
카이퍼 벨트가 예상보다 크다?
Doner는 “확장된 카이퍼 벨트를 발견했다는 생각은 매우 흥미롭다”며 "서로 충돌하여 먼지를 생성하는 아직 인식되지 않은 또 다른 물체 집단이 있을 수 있다"고 설명했다. 이 집단에는 천문학자들이 최근 몇 년 동안 카이퍼 벨트 너머에서 발견한 먼 왜소 행성도 포함될 수 있다.
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| ▲ 해왕성 너머의 카이퍼 벨트는 현재 모델이 제안하는 것보다 더 확장될 수 있다. © 댄 두르다/FIAAA |
그러나 연구자들은 뉴 호라이즌스 탐사선에 의해 감지된 먼지가 어디에서 왔는지, 그리고 그것이 실제로 확장된 카이퍼 벨트의 일부인지를 아직 명확하게 말할 수 없다. 연구팀에 따르면 이론적으로는 태양풍이나 다른 영향으로 인해 더 안쪽 구역에서 먼지가 바깥쪽으로 날아갔을 가능성도 있다고 한다. 그러나 그들은 측정된 먼지 밀도를 고려할 때 이것이 가능성이 거의 없다고 생각한다.
여전히 흥미진진하다.
볼더에 있는 남서부 연구소의 New Horizons 수석 조사관 Alan Stern은 "이 증가된 카이퍼 벨트 먼지 밀도가 얼마나 멀리 갈지 보고 싶다"며 "이 새로운 결과는 우주 탐사선이 우리 태양계에서 완전히 새로운 천체 집단을 발견한 최초의 것일 수 있다”고 말했다.
그리고 훨씬 더 많은 발견이 있을 가능성이 높다. 뉴 호라이즌스의 연료 및 에너지 저장량은 2040년대까지 지속될 것이다. 그러면 탐사선은 태양으로부터 100천문 단위 이상 떨어져 있을 수 있다.
(The Astrophysical Journal Letters, 2024; doi: 10.3847/2041-8213/ad18b0)
출처: NASA
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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