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- 처음에는 2029년 4월 13일에 충돌이 일어날 가능성도 있다고 생각
- 아포피스는 단지 약 32,000km 떨어져 지구를 지나칠 것
- 충돌 피하려면 소행성의 비행 속도가 초당 약 500분의 1미터씩 변경되어야
- 이 시나리오의 확률은 20억 분의 1 미만

소행성 아포피스(Apophis)가 결국 지구에 충돌할 수 있을까?
지구 근처 암석과의 충돌 위험은 낮지만 0은 아니다.

2029년 4월, 340미터 크기의 소행성 아포피스(Apophis)는 그 궤도가 변하지 않는다면 아주 가깝게 지구를 지나갈 것이다. 그러나 작은 소행성과의 충돌로 2029년이나 그 이후의 통과 중에 충돌을 일으킬 만큼 아포피스는 편향될 수 있다. 천문학자가 결정한 것처럼 이 확률이 작지만 0은 아니다. 또한 2027년까지 위험이 있는지를 알 수 없다. 그 전에는 최고의 망원경으로도 소행성을 볼 수 없게 된다. 

▲ 2029년 4월 13일, 소행성 아포피스(Apophis)가 미리 주의를 기울이지 않는다면 근접해 지구를 지나갈 것이다. © Dzika mrowka/ Getty Images

소행성(99942) 아포피스는 괜히 이집트의 혼돈과 파괴의 신의 이름을 따서 명명된 것이 아니다. 340미터 크기의 이 덩어리는 향후 수십 년 동안 위험할 정도로 지구에 여러 번 가까워질 것이다. 처음에는 2029년 4월 13일에 충돌이 일어날 가능성도 있다고 생각했지만, 이제 궤적을 더욱 정밀하게 관찰한 결과 이를 수정했다. 아포피스는 단지 약 32,000km 떨어져 지구를 지나칠 것이다. 2029년에는 정지궤도 아래로 우리를 지나갈 것이다.

▲ 2029년 4월 13일 비행 중 아포피스의 궤도. © NASA

궤도가 바뀌면 위험하다

이러한 예측과 위험 평가는 소행성이 궤도를 변경하지 않는 경우에만 적용된다. 이것이 바로 지금 일어나고 있는 일이다. 2020년 초에 천문학자들은 태양의 복사압으로 인해 아포피스의 궤도가 연간 약 170미터 이동한다는 사실을 발견했다. 비록 이것이 2029년에 소행성을 지구로 보내기에는 충분하지 않지만, 팀이 판단한 대로 나중에 통과하는 동안 충돌로 이어질 수 있다.

여전히 위험은 있다. "현재 가장 좋은 예측이라도 Apophis가 정기적으로 지구에 충돌하는 것과 같은 작은 소행성과 충돌할 가능성을 배제할 수는 없다"고 온타리오 University of Western의 궤도 계산 전문가인 Paul Wiegert는 설명했다. 그러한 타격은 아포피스를 궤도 밖으로 조종하기에 충분한 추진력을 전달할 수 있다. 2022년 가을 NASA의 DART 임무는 이 효과를 인상적으로 보여주었다.

얼마나 많은 "밀어내기"가 필요할까?

설상가상으로 아포피스는 2021년부터 우리에게 보이지 않는다. 아포피스는 2027년까지 태양 가까이에 남아 있을 것이다. 즉, 강력한 망원경으로도 이를 관찰할 수 없다는 의미다. 따라서 과학자들은 이 기간에 무슨 일이 일어나고 그것이 2029년 4월에 비행하기 최대 2년 전에 경로를 변경하는지만 알아낼 것이다. Wiegert는 이제 모델 시뮬레이션을 사용해 2029년까지 Apophis로 인해 궤도가 편향될 위험이 얼마나 높은지 더 자세히 조사했다.

▲ 작은 소행성 충돌로 인한 임펄스 Δv = 10−1 m s−1이 아포피스에 적용된 경우의 그림. 명목상(교란되지 않은) 경우는 녹색 레티클로 강조 표시. 지구 충돌로 이어지는 경우는 주황색 레티클로 표시. 이 그림은 소행성과 클론이 지구에 접근하는 것을 보여주는 애니메이션의 단일 프레임이다. 애니메이션은 약 20초 길이이며 2029년 근접 접근을 중심으로 몇 시간 동안 지구, 달, 아포피스, 클론의 상대적 위치를 보여준다. (출처:관련논문 On the Sensitivity of Apophis’s 2029 Earth Approach to Small Asteroid Impacts / The Planetary Science Journal, 5:184 (11pp), 2024 August)

첫 번째 단계에서 천문학자는 보이지 않는 6년 동안 아포피스의 궤도에 영향을 주려면 소행성이 얼마나 커야 하는지 결정했다. 이전 연구에서는 아포피스의 궤적이 다음 "열쇠구멍"에 도달하려면 약 200km 정도 측면으로 이동해야 한다는 것을 보여주었다. 이것은 2029년 지금까지 지구의 중력이 소행성을 편향시켜 2036년에 소행성이 통과하는 동안 지구와 충돌할 지구 근처의 작은 구역이다.

0.6~3.40m 사이에는 위험이 있다.

결과:
이 열쇠 구멍을 통해 Apophis를 안내하려면 60cm의 작은 덩어리와 충돌하면 충분하다. Wiegert가 결정한 대로, 이 충격은 대형 소행성의 속도를 초당 약 3만분의 1미터만큼 변화시켜 2029년까지 필요한 200km의 이동을 야기할 것이다.

반면, 빠르면 2029년 4월에 아포피스가 충돌하는 데 필요한 추진력은 훨씬 더 크다. 이러한 일이 발생하려면 소행성의 비행 속도가 초당 약 500분의 1미터씩 변경되어야 한다. 이를 위해서는 Apophis가 약 3.40m 높이의 바위와 충돌해야 한다. "그러나 이러한 영향은 매우 특정한 시간에 적절한 방향으로 발생해야 한다"고 Wiegert는 강조했다.

▲ 두 가지 다른 배율에서 초기 관찰 창의 시작(상단)과 끝(하단)에 대한 모든 클론의 하늘 위치다. 클론 충격 지구는 수신된 Δv에 따라 색칠된 십자가로 표시

가능성은 매우 매우 낮다.

하지만 아포피스가 2029년까지 그러한 충돌을 경험할 가능성은 얼마나 될까? Wiegert는 “매년 60cm 크기의 물체 약 140개가 지구에 떨어지는 것을 확인하고 있으며 평균적으로 직경 3.40m의 물체 하나만 지구에 떨어지는 것을 관찰한다”고 설명했다. 이제 이것을 Apophis의 훨씬 더 작은 단면으로 변환하면 비율이 그에 따라 감소한다. 천문학자는 Apophis가 소행성과 충돌해 "열쇠 구멍"으로 향할 확률을 백만 분의 1로 추정한다.

Wiegert에 따르면 2029년에 Apophis가 지구에 충돌할 위험은 훨씬 낮다. 3.40미터 물체가 지구에 충돌할 확률은 1억 분의 1이다. “그러한 타격의 5%만이 올바른 방향으로 자극을 준다는 점을 고려하면 이 시나리오의 확률은 20억 분의 1 미만이다”고 천문학자는 보고했다. "그래서 이것의 위험은 매우 낮다.”

▲ 2021년부터 2027년까지 소행성 아포피스는 우리가 관측할 수 없게 된다. 따라서 이 기간 동안 무슨 일이 일어나는지는 2027년이 되어야만 명백해질 것이다. © Wiegert/ The Planetary Science Journal, CC-by 4.0

2027년까지는 밝혀지지 않을 것

그러나 위험은 0이 아니다. 따라서 영향 시나리오를 완전히 배제할 수는 없다. 2027년 2월부터 Apophis와 그 궤적을 최대한 정확하게 측정하는 것이 더욱 중요해질 것이다. 그 후에야 다시 관찰할 수 있다. "소행성이 가시권으로 돌아올 때 목표 위치에서 수십 분의 1초 이상 벗어나면 이는 궤도에 혼란이 있음을 나타낼 수 있다"고 Wiegert는 설명했다.

그렇다고 해서 반드시 아포피스가 지구와 충돌 경로에 있다는 의미는 아니다. "그러나 그러한 변화로 인해 추가 관찰과 분석이 권장된다"고 천문학자는 말했다. 연구원들은 이미 아포피스의 접근에 동행할 작은 위성을 준비하고 있다.
(The Planetary Science Journal, 20924; doi: 10.3847/PSJ/ad644d)
출처: The Planetary Science Journal

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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