태양계에서 새로운 왜행성 발견
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2025-05-28 22:21:02
4분 읽기
- 2014년-18년 사이 위치가 점차 변하는 광점 발견,해왕성 바깥 천체, 2017 OF201임을 확인
- 지름은 약 700km로, 태양계 외곽에서 두 번째로 큰 천체,편심 궤도 공전에 약 2만5000년
- 현재 2017 OF201은 우리로부터 약 90.5 천문단위(AU) 떨어져 있다
- 새롭게 발견된 왜소행성은 우리 태양계에 해왕성 크기의 9번째 행성이 존재할 확률 낮아
해왕성 너머 카이퍼 벨트에는 수많은 얼음 암석들이 태양 주위를 돌고 있으며, 때로는 매우 이심 궤도를 가지고 있다. 그러나 그중 일부만 알려져 있으며, 천문학자들은 해왕성 너머에서 발견된 이러한 천체는 약 5천 개에 달한다. 놀라운 점은 이러한 천체 중 일부의 궤도가 카이퍼 벨트의 특정 영역에 모여 있다는 것이다. 일부 천문학자들은 해왕성 크기의 실제 행성, 즉 "제9행성"이 그곳에 숨어 있을 수 있다고 결론짓는다.
움직이는 광점(light spot)
천문학자들이 태양계 외곽에서 새로운 왜소행성을 발견했다. 명왕성의 작고 편심이 심한 사촌이다. 프린스턴 고등연구소의 시하오 청(Sihao Cheng)이 이끄는 연구팀은 칠레 블랑코(Blanco) 망원경의 암흑 에너지 카메라(DES)를 이용한 천문 관측 데이터에서 이 행성을 발견했다. 연구팀은 이 이미지에서 2014년과 2018년 사이에 위치가 점차 변하는 광점을 발견했다.
"이 광점은 매우 넓고 편심이 심한 궤도를 가진 움직이는 천체에서 나온 것이 분명해졌다"고 천문학자들은 보고했다. 또한 하와이에 있는 캐나다-프랑스-하와이 망원경을 이용한 두 번째 천문 관측 자료 9장에서도 이 광점을 발견해 이를 확인했다. 종합적으로, 이는 아직 알려지지 않았지만 비교적 큰 해왕성 바깥 천체, 2017 OF201임이 확인되었다.
크고, 구형이며, 편심원 모양
새로 발견된 천체는 두 가지 이유로 특이하다.
첫째, 매우 크다. 이미지에 따르면 2017 OF201의 지름은 약 700km로, 태양계 외곽에서 두 번째로 큰 천체다. 이러한 크기와 일정한 밝기를 고려할 때, 청과 그의 연구팀은 2017 OF201이 왜소행성의 조건을 충족한다고 추정한다. 즉, 자체 중력으로 인해 구형이 될 만큼 충분히 무겁기 때문이다.
두 번째 독특한 특징은 이 왜소행성의 극단적인 궤도다. 청은 "태양에서 가장 먼 궤도 지점은 지구보다 태양에서 1,600배 이상 멀리 떨어져 있다"고 보고했다. "태양에 가장 가까운 근일점은 약 44.5 천문단위(AU) 떨어져 있으며, 이는 명왕성 궤도와 거의 같다." 이 왜행성은 넓고 극도로 편심한 궤도를 한 번 도는 데 약 2만5000년이 걸린다.
1930년 지구에 가장 가까운 지점
이는 또한 이 왜행성이 지금 발견된 것이 행운의 우연임을 의미한다. 이 멀리 떨어진 왜행성은 우리 망원경으로 관측 가능한 영역에서 1% 미만의 시간만 보낸다. 천문학자들은 불과 수십 년 전에 이 왜행성이 태양과 지구에 가장 가까운 지점을 통과했기 때문에 이 왜행성을 발견할 수 있었다. 연구팀은 "2017 OF201이 마지막으로 지구에 접근한 것은 1930년 11월이었다. 흥미롭게도, 바로 그 해에 명왕성이 발견되었다"고 기술했다.
하지만 그 이후로 2017 OF201은 빠르게 지구에서 멀어지고 있어 가시성이 급격히 감소하고 있다. "현재 2017 OF201은 우리로부터 약 90.5 천문단위(AU) 떨어져 있다"고 청과 그의 동료들은 보고했다. "이는 가시광선으로 관측 가능한 태양계 천체 중 가장 먼 거리에 있다.“
천문학자들에 따르면, 이번 발견은 해왕성 너머 카이퍼 벨트에 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 많은 미지의 천체가 있음을 시사한다. 청은 "비슷한 크기와 궤도를 가진 천체가 최소 100개는 있을 수 있지만, 현재로서는 너무 멀리 떨어져 있어 발견할 수 없다"고 말했다.
왜소행성은 행성 9에 대해 무엇을 알려줄까?
하지만 이 왜소행성은 아직 발견되지 않은 또 다른 천체, 즉 가상의 행성 9에 대한 귀중한 정보도 제공한다. 행성 9의 존재를 뒷받침하는 가장 중요한 증거는 비슷한 방향의 편심 궤도를 가진 천체들이 눈에 띄게 모여 있다는 것이다. 이러한 천체들은 종종 60도 범위에 있다. 2017 OF201의 상황은 다르다. 천문학자들은 "이 행성의 궤도에서 주목할 만한 특징은 근일점 방향이 306도라는 점이다. 이는 해왕성 바깥에 있는 다른 극단적인 천체들의 방향과 상당히 다르다"고 설명했다.
천문학자들은 "이러한 차이는 2017 OF201이 9번 행성 가설과 양립할 수 있는지에 대한 의문을 제기한다"고 썼다. 만약 아직 발견되지 않은 이 행성이 존재한다면, 왜 그 중력이 왜소행성의 궤도에도 영향을 미치지 않을까? 이 질문에 답하기 위해 청과 그의 연구팀은 9번 행성과 2017 OF201 사이의 가능한 상호작용을 모델로 재구성했다.
불가능하지는 않지만, 가능성은 낮다.
결과:
천문학자들은 "9번 행성이 없다면 2017 OF201은 최소 10억 년 동안 안정적인 궤도를 유지할 것"이라고 보고했다. 그러나 9번 행성이 추가되면 중력 상호작용으로 인해 왜소행성의 궤도가 바뀌어 해왕성에 너무 가까이 접근하게 된다. 약 10만 년 후, 2017 OF201은 태양계에서 튕겨져 나간다. 연구팀은 "이러한 결과를 바탕으로 볼 때, 2017 OF201의 존재는 9번째 행성 가설과 양립하기 어려울 수 있다"고 결론지었다. 이것이 9번째 행성이 존재할 수 없다는 것을 의미하는 것은 아니다. 새롭게 발견된 왜소행성은 우리 태양계에 해왕성 크기의 9번째 행성이 존재할 것 같지는 않다는 것이다.
(Preprint arXiv, 2025; doi: 10.48550/arXiv.2505.15806)
출처: Institute for Advanced Study
- 2014년-18년 사이 위치가 점차 변하는 광점 발견,해왕성 바깥 천체, 2017 OF201임을 확인
- 지름은 약 700km로, 태양계 외곽에서 두 번째로 큰 천체,편심 궤도 공전에 약 2만5000년
- 현재 2017 OF201은 우리로부터 약 90.5 천문단위(AU) 떨어져 있다
- 새롭게 발견된 왜소행성은 우리 태양계에 해왕성 크기의 9번째 행성이 존재할 확률 낮아
태양계에서 새로운 왜행성 발견
2017 OF201은 관측 가능한 천체 중 가장 멀리 떨어져 있으며 특이한 궤도를 가지고 있다.
1회 공전에 2만5000년 걸려:
천문학자들이 태양계 외곽에서 새로운 왜행성을 발견했다. 우리 태양계에서 가장 멀리 떨어진 천체 중 하나다. 700km 너비의 이 왜행성의 이심 궤도는 명왕성 바로 너머부터 태양-지구 거리의 1,600배까지 이른다. 그러나 이 궤도의 방향은 특이하며, 오랫동안 찾던 "Planet 9"에 대한 새로운 정보를 제공한다.
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| ▲ 천문학자들이 태양계 외곽에서 새로운 왜행성을 발견했다. 외형은 알려지지 않았지만, 지름 약 700km에 구형일 것으로 추정된다. pixabay |
해왕성 너머 카이퍼 벨트에는 수많은 얼음 암석들이 태양 주위를 돌고 있으며, 때로는 매우 이심 궤도를 가지고 있다. 그러나 그중 일부만 알려져 있으며, 천문학자들은 해왕성 너머에서 발견된 이러한 천체는 약 5천 개에 달한다. 놀라운 점은 이러한 천체 중 일부의 궤도가 카이퍼 벨트의 특정 영역에 모여 있다는 것이다. 일부 천문학자들은 해왕성 크기의 실제 행성, 즉 "제9행성"이 그곳에 숨어 있을 수 있다고 결론짓는다.
움직이는 광점(light spot)
천문학자들이 태양계 외곽에서 새로운 왜소행성을 발견했다. 명왕성의 작고 편심이 심한 사촌이다. 프린스턴 고등연구소의 시하오 청(Sihao Cheng)이 이끄는 연구팀은 칠레 블랑코(Blanco) 망원경의 암흑 에너지 카메라(DES)를 이용한 천문 관측 데이터에서 이 행성을 발견했다. 연구팀은 이 이미지에서 2014년과 2018년 사이에 위치가 점차 변하는 광점을 발견했다.
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| ▲ 여러 해에 걸쳐 촬영한 망원경 이미지에서 2017 OF201 천체의 위치가 변화하는 모습. © Jiaxuan Li, Sihao Cheng |
"이 광점은 매우 넓고 편심이 심한 궤도를 가진 움직이는 천체에서 나온 것이 분명해졌다"고 천문학자들은 보고했다. 또한 하와이에 있는 캐나다-프랑스-하와이 망원경을 이용한 두 번째 천문 관측 자료 9장에서도 이 광점을 발견해 이를 확인했다. 종합적으로, 이는 아직 알려지지 않았지만 비교적 큰 해왕성 바깥 천체, 2017 OF201임이 확인되었다.
크고, 구형이며, 편심원 모양
새로 발견된 천체는 두 가지 이유로 특이하다.
첫째, 매우 크다. 이미지에 따르면 2017 OF201의 지름은 약 700km로, 태양계 외곽에서 두 번째로 큰 천체다. 이러한 크기와 일정한 밝기를 고려할 때, 청과 그의 연구팀은 2017 OF201이 왜소행성의 조건을 충족한다고 추정한다. 즉, 자체 중력으로 인해 구형이 될 만큼 충분히 무겁기 때문이다.
두 번째 독특한 특징은 이 왜소행성의 극단적인 궤도다. 청은 "태양에서 가장 먼 궤도 지점은 지구보다 태양에서 1,600배 이상 멀리 떨어져 있다"고 보고했다. "태양에 가장 가까운 근일점은 약 44.5 천문단위(AU) 떨어져 있으며, 이는 명왕성 궤도와 거의 같다." 이 왜행성은 넓고 극도로 편심한 궤도를 한 번 도는 데 약 2만5000년이 걸린다.
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| ▲ 왜소행성 2017 OF201의 궤도는 매우 넓고 편심이 심하다. © Jiaxuan Li, Sihao Cheng |
1930년 지구에 가장 가까운 지점
이는 또한 이 왜행성이 지금 발견된 것이 행운의 우연임을 의미한다. 이 멀리 떨어진 왜행성은 우리 망원경으로 관측 가능한 영역에서 1% 미만의 시간만 보낸다. 천문학자들은 불과 수십 년 전에 이 왜행성이 태양과 지구에 가장 가까운 지점을 통과했기 때문에 이 왜행성을 발견할 수 있었다. 연구팀은 "2017 OF201이 마지막으로 지구에 접근한 것은 1930년 11월이었다. 흥미롭게도, 바로 그 해에 명왕성이 발견되었다"고 기술했다.
하지만 그 이후로 2017 OF201은 빠르게 지구에서 멀어지고 있어 가시성이 급격히 감소하고 있다. "현재 2017 OF201은 우리로부터 약 90.5 천문단위(AU) 떨어져 있다"고 청과 그의 동료들은 보고했다. "이는 가시광선으로 관측 가능한 태양계 천체 중 가장 먼 거리에 있다.“
천문학자들에 따르면, 이번 발견은 해왕성 너머 카이퍼 벨트에 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 많은 미지의 천체가 있음을 시사한다. 청은 "비슷한 크기와 궤도를 가진 천체가 최소 100개는 있을 수 있지만, 현재로서는 너무 멀리 떨어져 있어 발견할 수 없다"고 말했다.
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| ▲ 2017 OF201의 궤도 방향을 다른 먼 카이퍼 벨트 천체들과 비교한 모습. © Cheng et al./arXiv, CC-by 4.0 |
왜소행성은 행성 9에 대해 무엇을 알려줄까?
하지만 이 왜소행성은 아직 발견되지 않은 또 다른 천체, 즉 가상의 행성 9에 대한 귀중한 정보도 제공한다. 행성 9의 존재를 뒷받침하는 가장 중요한 증거는 비슷한 방향의 편심 궤도를 가진 천체들이 눈에 띄게 모여 있다는 것이다. 이러한 천체들은 종종 60도 범위에 있다. 2017 OF201의 상황은 다르다. 천문학자들은 "이 행성의 궤도에서 주목할 만한 특징은 근일점 방향이 306도라는 점이다. 이는 해왕성 바깥에 있는 다른 극단적인 천체들의 방향과 상당히 다르다"고 설명했다.
천문학자들은 "이러한 차이는 2017 OF201이 9번 행성 가설과 양립할 수 있는지에 대한 의문을 제기한다"고 썼다. 만약 아직 발견되지 않은 이 행성이 존재한다면, 왜 그 중력이 왜소행성의 궤도에도 영향을 미치지 않을까? 이 질문에 답하기 위해 청과 그의 연구팀은 9번 행성과 2017 OF201 사이의 가능한 상호작용을 모델로 재구성했다.
불가능하지는 않지만, 가능성은 낮다.
결과:
천문학자들은 "9번 행성이 없다면 2017 OF201은 최소 10억 년 동안 안정적인 궤도를 유지할 것"이라고 보고했다. 그러나 9번 행성이 추가되면 중력 상호작용으로 인해 왜소행성의 궤도가 바뀌어 해왕성에 너무 가까이 접근하게 된다. 약 10만 년 후, 2017 OF201은 태양계에서 튕겨져 나간다. 연구팀은 "이러한 결과를 바탕으로 볼 때, 2017 OF201의 존재는 9번째 행성 가설과 양립하기 어려울 수 있다"고 결론지었다. 이것이 9번째 행성이 존재할 수 없다는 것을 의미하는 것은 아니다. 새롭게 발견된 왜소행성은 우리 태양계에 해왕성 크기의 9번째 행성이 존재할 것 같지는 않다는 것이다.
(Preprint arXiv, 2025; doi: 10.48550/arXiv.2505.15806)
출처: Institute for Advanced Study
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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