별처럼 많은 소행성들의 발견 소행성의 특징 커크우드 간극 및 소행성의 기원 카이퍼 벨트 천체

목차

-소행성들의 발견

-특징

-커크우드 간극 및 소행성의 기원

-카이퍼 벨트 천체

별처럼 많은 소행성들의 발견

18세기 말 독일의 물리학자 티티우스는 행성들의 평균 거리 사이에 근사적으로 성립하는 다음과 같은 규칙을 발견하였습니다. 이 수열은 천문단위로 나타낸 태양에서 각 행성들 간의 거리와 비슷합니다. 이것은 물리법칙은 아니지만 베를린 천문대장이었던 보데에 의해 널리 소개되었습니다. 당시에는 수성 금성 지구 화성 모성 토성의 6개 행성밖에 알려져 있지 않았지만 9년 후 발견된 천왕성도 근사적으로 티티우스의 법칙을 따른다는 것이 알려지면서 사람들은  특히 대응되는 행성이 없는 화성과 목성 사이에 미지의 행성이 있지 않을까 하는 기대를 갖게 되었습니다.

1801년 1월 1일 시칠리아 섬 팔레르모 천문대의 피아치는 성표를 만들기 위해서 관측을 하던 중 황소자리 안에서 8등급의 새로운 행성을 발견하였습니다. 이 행성은 티티우스 법칙에서 예측한 거리인 태양으로부터 2.8AU 거리에 있었습니다. 이 행성은 시칠리아 섬의 여신의 이름을 따서 세레스라고 명명되었습니다. 세레스는 작은 행성으로 달의 1/5 정도에 불과하였습니다. 세레스의 공전 주기는 4.7년이었습니다. 보다 더 큰 새로운 행성을 찾고 있던 올버스도 1802년 3월에 새 행성을 발견하였고 팔라스로 명명하였습니다. 이어서 1804년에는 주로 그리고 1807년에는 베스타가 새로 발견되었습니다. 이후에도 새로운 행성들이 계속 발견되어 1872년 경에는 약 100개  정도가 알려졌습니다. 이 행성들은 대부분 크기가 아주 작아서 지름 200km 이상은 불과 33개 정도밖에 되지 않습니다. 이 행성들을 소행성이라고 부르고 이 지역을 소행성대라고 부르게 되었습니다.

소행성의 특징

소행성은 암석 덩어리로 타원형이나 울퉁불퉁한 감자모양을 하고 있고 그 표면에 작은 크레이터 자국들이 많이 나 있습니다. 오늘날에는 CCD image를 이용하면 더운 소행성을 찾기가 용이합니다. 현재까지 알려진 소행성만 약 20,000개가 넘으며 소행성대 내에는 크기가 500m 이상 되는 것들이 50만 개 이상될 것으로 추산되고 있습니다.

소행성들은 대부분 화성과 목성 궤도 사이에 존재하지만 5% 정도는 이심률이 큰 타원궤도를 돌고 있어서 안쪽으로는 지구와 화성 그리고 바깥쪽으로는 목성과 토성의 궤도를 가로질러갑니다. 예를 들면 아폴로군 소행성이라 불리는 소행성 무리에 속하는 아폴로나 이카루스 등은 지구궤도와 교차하여 지구보다 더 태양 가까이 다가갑니다. 이런 소행성들은 대부분이 지름 1km 정도의 작은 것들이지만 지름이 30km가 넘는 것들도 있습니다. 이런 소행성들은 확률이 아주 낮기는 하지만 지구형 행성과 충돌할 가능성이 존재하고 있습니다. 반대로 히달고와 같이 토성 궤도까지 도달하거나 가장 멀리 있는 키론 과 같이 토성과 천왕성 사이를 돌고 있는 소행성도 있습니다. 또 트로이 군이라 불리는 소행성 무리는 목성 궤도 위에 있어서 태양 및 목성과 정삼각형을 이루는 위치에서 계속 태양 주위를 공전하고 있습니다. 트로이 군은 목성을 전후로 두 곳에 존재합니다.

커크우드 간극 및 소행성의 기원

소행성대 내에는 소행성이 전혀 존재하지 않는 궤도가 존재하는데 커크우드 간극이라 알려져 있습니다. 이 간극은 1866년에 커크우드가 발견한 것으로 목성의 중력 효과로 생긴다는 것이 밝혀졌습니다.

소행성의 기원에 대해서는 화성과 목성 사이를 돌고 있던 행성이 부서져서 생겨났다는 설이 대두되기도 했었지만 현재 이 학설은 거의 받아들여지지 않고 있습니다. 본래 소행성대 부근에서는 목성의 인력의 영향으로 인해 궤도가 혼란되어 미행성이 커다란 행성으로 성장할 수가 없고 기껏 생겨야 달 크기 정도로 여겨지며 소행성에 여려 종류가 있다는 것은 이러한 달 크기 정도의 천체들 간의 충돌로 설명할 수 있습니다. 토성의 고리는 수 조개의 조그만 얼음 덩어리인데 이것 역시 토성의 인력에 의한 방해로 위성이 되지 못한 것이라 생각됩니다.

특이 소행성 이를테면 아폴로군 소행성들 궤도가 혜성이나 유성 군의 궤도와 아주 비슷하여 혜성과 연관이 있는 게 아닌가 생각됩니다. 소행성 중에는 휘발성 물질이 모두 증발하여 고리를 뻗지 못하게 된 혜성이나 태양으로부터 먼 거리에 있기 때문에 꼬리가 생기지 않는 혜성이 섞여 있는지도 모릅니다.

아폴로군 소행성은 궤도가 불안정하여 태어난 후 1000만 년에서 1 억년쯤 사이에는 지구나 그 밖의 행성과 충돌하던가 행성에 이상 접근하여 태양계 저쪽으로 날아가 버리고 맙니다. 지구형 행성이나 달의 표면에 나타나는 새로운 크레이터는 아폴로군 소행성 또는 혜성이 충돌하여 생긴 것입니다. 현재 이 집단의 소행성은 100개가량 발견되고 있습니다. 거의 지름이 10km 이하입니다. 아폴로군 소행성의 수명은 태양계의 나이에 비해 매우 짧은데도 그와 같은 소행성이 아직도 많이 있다는 것은 아폴로군 소행성의 공급원이 있는 것으로 생각되며 그것은 소행성대에서 일어나는 소행성끼리의 충돌로 그 파편이 아폴로군 소행성이 되거나 휘발성 물질이 모두 증발한 혜성이 아닌가 생각됩니다.

소행성의 화학 조성은 철과 석질과 철-석질운석과 비슷합니다. 행성 표면에 형성된 최근의 분화구는 주로  혜성과 소행성의 파편으로 생긴 것입니다. 다만 지구에는 운석구의 흔적이 조금밖에 남아 있지 않은 것은 지구에서 일어나는 내적인 변화 다시 말해 지각운동과 침식과 지진 등에 의해 그 흔적이 지워지기 때문입니다.

카이퍼 벨트 천체

1992년 명왕성 궤도 바깥에서 1992 QB1으로 명명된 작은 천체가 새로 발견되었습니다. 이 천체는 지름 250km 정도이고 태양으로부터 41~48AU의 거리를 공전하고 있었습니다. 그 후 해왕성 궤도인 3-AU로부터 명왕성 궤도 바깥인 5-AU 거리 사이에서 비슷한 천체들이 계속 발견되어서 170개를 넘어섰습니다(1999년 7월 기준). 그중 가장 큰 것은 명왕성 크기의 1/3에 이릅니다. 이들 소천체 군은 명왕성 바깥에 단주기 혜성의 기원이 되는 카이퍼 벨트의 존재를 예언하고 있던 카이퍼를 기념하여 카이퍼 벨트 천체라 부르고 있습니다. 

카이퍼 벨트 천체는 궤도의 역학적 상태에 따라 몇 가지 그룹으로 나뉘는데 그중에는 해왕성의 공전 주기와 3:2의 정수비를 갖는 것이 매우 많고 명왕성도 이 부류에 속합니다. 이 때문에 이런 천체를 플루티노 천체라 부르고 있습니다. 이 때문에 명왕성은 카이퍼 벨트 천체 중 가장 큰 천체라는 의견도 제시되고 있습니다. 앞으로 더 큰 카이퍼 벨트 천체가 발견된다면 명왕성과 카이퍼 벨트 천체의 구분은 더욱 애매해질 수 있습니다. 이들 천체는 일정한 정확성으로 서로의 궤도 관계를 유지하고 있습니다. 그렇지만 모든 카이퍼 벨트 천체가 해왕성의 공전 주기와 공명하고 있는 것은 아니며 해왕성과 공명 관계가 없는 천체를 고전적 카이퍼 벨트 천체라 부릅니다. 또 어떤 것들은 해왕성이나 명왕성의 중력의 영향으로 궤도가 크게 변환 천체도 있는데 이런 천체를 확산된 카이퍼 벨트 천체라 부르고 있습니다. 카이퍼 벨트 천체는 소행성과 같이 발견 당시의 이름이 붙여지고 있습니다. 소행성은 발견 후의 관측에 의하여 어느 정도가 모여 궤도가 확정되면 정식 확정 번호와 이름이 부여됩니다.