태양계의 10번째 행성 여부를 놓고 논란을 빚었던 세드나(Sedna)에 관한 이야기입니다.
2004년 4월 14일의 NASA 뉴스를 보면 이런 얘기가 나옵니다.
세드나에게 달이 없다는 점이 다시 논란이 되고 있네요.
세드나는 관측 결과 자전 주기가 40일 가량 되는 것으로 알려졌습니다.
자전 주기가 꽤 길다는 얘기인데요... 이렇게 긴 자전 주기에도 불구하고 달(위성)이 없다는 것을 천문학자들은 의아하게 여기고 있습니다.

허블망원경이 태양계의 10번째 행성으로 알려졌던 세드나를 촬영한 35장의 이미지를 조사하던 천문학자들은 세드나 둘레에서 위성을 발견할 수 없었다고 합니다. 천문학자들 사이에는 이것이 굉장히 놀라운 사실로 받아들여지고 있습니다.

태양계의 바깥쪽은 안쪽에 비해 상대적으로 천체들의 형성이 일찍 시작되었기 때문에, 당시의 풍부한 물질로부터 아주 많은 천체들이 형성될 수 있었던 거죠. 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 많은 위성들을 거느리고 있고, 명왕성도 카론이라고 하는 위성을 가지고 있는 것을 봐도 알 수 있는 사실입니다. 세드나 정도의 천체라면 그 둘레에 위성 하나쯤은 달고 있어야 하는 것 아닌가 하고 생각했던 건데, 그렇지 않으니 놀라운 거죠. 이렇게 되면 태양계의 외곽에서 천체들이 형성되고 진화한 과정에 관한 이론이 새로운 단서를 얻게 되겠군요.

먼저 허블 망원경이 찍은 아래 사진을 보세요.


사진의 맨 위는 2004년 3월 16일의 세드나의 위치와 그 1년 전 및 1년 후의 위치가 표시되어 있습니다. 이들 사이에 표현된 곡선은 세드나가 하늘에서 옮겨갈 것으로 보이는 경로인데요. 사실 세드나의 이러한 운동은 지구의 운동이 반영된 것입니다.

아래쪽의 왼쪽 사진은 멀리 있는 다른 별에 비해 세드나의 운동이 얼마나 빠른지를 보여주고 있습니다. 태양과의 인력에 의해 운동하는 태양계 천체들은 이처럼 멀리 있는 별에 비해 빠른 움직임을 보여줍니다.

아래쪽의 오른쪽 사진은 세드나의 단독 사진입니다. 세드나는 현재 지구에서 약 130억 km 떨어져 있습니다. 대략 86 AU의 거리에 해당하죠. 1 AU는 지구와 태양 사이의 거리인 1억 5천만 km입니다. 이 사진에서 세드나의 위성이 보이나요? 그렇지 않죠?

세드나의 존재에 대해서는 3월 15일에 발표된 바 있습니다. 발견자는 미국 캘리포니아 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 마이크 브라운(Mike Brown)입니다. 마이크 브라운은 위성이 있다고 확신한 나머지 언론 매체에 발표된 세드나의 상상도에 가상적인 위성을 집어 넣도록 했습니다. 아래 그림을 보세요.


브라운은 세드나의 자전이 느리다는 데서 세드나에게 위성이 있다는 생각을 하게 되었습니다. 세드나는 40일에 한번 자전하는 것으로 보입니다. 비교를 좀 해보자면, 혜성과 소행성처럼 짝 없이 홀로 존재하는 태양계 천체들은 거의 대부분 몇 시간에 한번 꼴로 자전을 합니다. 브라운과 그의 동료들이 추론한 바에 의하면, 세드나가 이처럼 비교적 느리게 자전하는 것을 설명하려면 세드나에게 짝이 있어야 한다는 것입니다. 그 짝이 세드나의 자전을 늦추어 줄 수 있는 것이지요.

브라운의 말을 옮겨볼까요... "저는 세드나에 위성이 없다는 사실에 무척 당황스러웠습니다. 우리가 예상했던 것과는 다른 뭔가가 있는 것 같아요. 이 때문에 세드나에 관한 일이 더욱 흥미진진해집니다. 하지만 왜 그런지는 도대체 모르겠어요."

세드나가 발견되었다는 사실이 발표된 후 NASA의 천문학자들은 HST를 바로 세드나로 돌려 세드나의 짝을 찾아 봤습니다. 우주 공간에서 직접 관측할 때에는 분해능을 크게 높일 수 있기 때문에, 세드나의 짝을 충분히 찾을 수 있기 때문이죠. 지상 망원경으로 관측하면 이미지가 너무 불안정하고 분해능도 낮아서 세드나의 짝을 찾을 수가 없습니다.

그런데 놀랍게도 HST가 새로 장착된 ‘고급 탐사 카메라’(Advanced Camera for Surveys)로 촬영한 3월 16일의 이미지에는 아주 멀리 떨어져 있는 전혀 상관 없는 별 하나와 함께 세드나만이 보일 뿐이었습니다.

허믈 방원경의 선명한 사진으로도 세드나의 원반이 간신히 구분될 뿐입니다. 이것은 1440km 떨어진 곳에 있는 축구공을 보는 것과 같은 수준입니다. 이미지를 분석해 본 결과 세드나의 크기는 명왕성의 3/4 정도를 넘지 않는 것 같습니다. 지름이 1600 km 정도입니다. (명왕성의 지름은 2274 km)

브라운은 허블 망원경이 찍은 사진에 세드나의 위성이 점으로라도 나타날 것을 기대했지만 아무 것도 찾을 수 없었습니다. 이 위성이 세드나의 뒤에 있을 가능성도 있고, 세드나의 앞 부분을 통과하고 있을 수도 있지만, 그럴 가능성은 매우 낮습니다.

브라운은 세드나의 불균질한 표면에 의해 빛의 반사가 주기적으로 변화하는 것을 측정하여 세드나의 자전 주기를 40일로 추정했었습니다. 세드나는 수성과 금성 이후로 태양계에서 자전이 가장 느린 천체가 될 것입니다. 수성과 금성이 느리게 자전하는 것은 태양의 조석력 때문입니다. 만약 세드나의 자전 주기가 실제로는 그렇게 짧지 않을 것이라고 생각한다면 어떨까요? 하지만 아무리 재검토를 해봐도 자전 주기에는 틀림이 없다고 합니다. 어찌된 일인지... 브라운 자신도 세드나가 왜 그렇게 느리게 자전하는지에 관해 도저히 설명할 수 없다고 말합니다.

이미지 출처 : 각 이미지의 속성을 통하여 출처를 확인할 수 있습니다.

[ 하늘과 바람과 별과 시-푸른행성의 과학 :: http://www.skyobserver.net ]