약해… 태양계에 명왕성 등 5개 있죠 [왜행성, 왜소행성] 행성 닮았는데 중력

 [재미있는 과학] 행성 비슷한데 중력이 약하다… 태양계에 명왕성 등 5개 있습니다.newsteacher.chosun.com 1992년부터 작은 천체들이 대량으로 발견되어… 2006년 국제천문연맹, “행성” 재정의 행성이 되기 위해서는 둥근 형태로 태양을 돌면서 궤도 주변의 찌꺼기를 흡수할 정도로 중력 세야 명왕성은 둥글게 태양 주위를 돌지만 중력 약해 행성의 지위를 상실하고 왜행성이 된 것입니다.

프랑스 마르세유 천체물리학연구소는 지난달 28일 과학잡지 네이처 천문학을 통해 화성과 목성 궤도 사이에 있는 소행성 히기에이아를 왜 행성(소인 행성)으로 봐야 한다고 주장했습니다. 현재 소행성인 히기에이아를 왜행성으로 신분을 올려야 한다는 제안입니다. 태양계에서 태양을 중심으로 도는 행성은 8개, 왜행성은 5개, 그리고 소행성은 셀 수 없을 정도로 많구요. 행성, 왜 행성, 소행성은 어떻게 다릅니까?왜 히기에이아가 왜 행성이 되어야 할까요?

행성, 왜행성, 소행성

태양계에는 태양을 중심으로 공전하는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이라는 8개의 행성이 있습니다. 2006년에 국제 천문 연맹(IAU)이 새롭게 정한 태양계 행성의 정의에 따른 결과입니다. 태양계에서 행성으로 인정받기 위해서는 다음 세 가지 기준을 충족해야 합니다. 첫째, 태양 주위를 공전하는 천체라는 것. 둘째, 자력으로 공 모양을 이룰 수 있을 정도의 질량을 가지고 있는 것. 셋째, 궤도 주변의 잡동사니 찌꺼기를 빨아낼 수 있을 정도의 지배력(즉 중력)을 가지고 있을 것.

왜행성은 첫째와 둘째 조건은 충족시키지만 셋째 조건에서 탈락한 천체를 일컫는 말입니다. 소행성은 첫 번째 조건만 만족하는 천체입니다. 히기에이아는 최초 조건만을 충족하는 ‘소행성’이었지만, 이번 관측 결과 형태가 구에 가깝다는 것이 확인되어 ‘왜행성’의 조건을 모두 갖추게 되었습니다. 국제천문연맹의 승인을 받으면 공식적으로 왜행성이 될 전망입니다.

해왕성, 명왕성

그런데 국제천문연맹은 왜 2006년에 와서야 행성의 정의를 다시 내렸을까요? 오랫동안 행성이었지만 일본 행성에 급이 떨어진 명왕성이 일으킨 문제 때문입니다. 1980년 출간돼 여전히 과학 분야 최고의 베스트셀러인 칼 세이건의 『코스모스』는 행성이 아홉 개라고 설명합니다. 명왕성이 행성이었던 시절의 흔적입니다.

1781년, 영국의 윌리엄 허셜은 천왕성을 발견했습니다. 천왕성은 별인지 행성인지 알 수 없었지만 망원경으로 천왕성이 태양을 공전하는 행성이라는 것을 확인한 것입니다. 그런데 천왕성의 궤도를 설명하기 힘들었어요. 지금까지 발견된 다른 행성 및 천체의 움직임과 모순되는 부분이 있었거든요. 이때부터 과학자들은 알려지지 않은 행성 X가 천왕성의 움직임에 영향을 주고 있다는 가설을 세웁니다. 마침 프랑스 수학자 라플라스가 천체간의 미세한 중력 효과를 다룰 수 있는 수학적 계산법을 개발해주었습니다.

1846년, 프랑스 수학자 위르방 르벨리에는 해왕성의 위치를 계산합니다. 그리고 독일의 천문학자 요한 갈레는 르베리에가 예상했던 위치와 아주 가까운 곳에서 해왕성을 발견하게 됩니다. 하지만 천왕성의 움직임을 설명하기 위해서는 제 2의 행성 X가 필요했어요. 그 노력 끝에 1930년 미국의 클라이드 잠자리가 명왕성을 발견했습니다. 하지만 명왕성도 행성 X가 되기엔 너무 가볍다는 얘기가 나왔습니다.

그런데 ‘행성 X’ 가설은 1993년 보이저 탐사선에 의해 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등의 정확한 질량 값을 측정할 때 폐기됩니다. 새로운 질량 값에 따르면 기존 천체의 궤도가 모순 없이 설명되어 있습니다. 해왕성과 명왕성을 발견하려고 했지만 행성 X는 실제로 존재하지 않았습니다.

76년간만 행성이었던 명왕성

명왕성은 너무 멀리 떨어져 있어 그 질량을 가늠하기가 힘들었죠. 처음 발견됐을 때 명왕성은 지구 질량의 17배에 달하는 해왕성과 비슷할 것으로 추정됐습니다. 하지만 1978년에 더 정밀한 측정을 해보니 명왕성의 질량은 지구 질량의 100분의 1도 되지 않는 것으로 나타났습니다.

천체관측 기술이 발달하고 명왕성에 대해 더 많은 사실이 밝혀지면서 천문학자들은 혼란에 빠집니다. 명왕성 정도의 크기와 운동을 하는 다른 천체가 많은 것으로 밝혀졌죠. 명왕성을 행성이라고 하기 위해서는 태양계 행성은 9개가 아니라 배 이상 늘어나야 하는 상황이 되었습니다.

이런 상황에서 1992년 미국 하와이대학에 근무하는 천문학자의 발견을 시작으로 태양계 최외곽에 행성이 되지 못한 찌꺼기로 만들어진 천체들이 무수히 발견되기 시작합니다. 이론적으로 이를 예측한 천문학자의 이름을 따서 ‘카이퍼 벨트’라고 부릅니다. 명왕성도 이런 카이퍼 벨트에 있는 많은 천체 중 하나로 봐야 하는 것 아니냐는 목소리가 커졌습니다. 행성이면 공전궤도상의 다른 천체를 흡수하거나 튕겨내는 중력이 있어야 하는데 명왕성은 궤도에 비슷한 규모의 천체가 몇 개 있었거든요.

하지만 오랫동안 행성이었던 명왕성을 그대로 ‘소행성’으로 레벨을 낮추는 것은 안타깝고 명왕성이 다른 쓰레기 같은 천체와 뚜렷이 구분되는 특징이 있는 것도 사실이었습니다. 그래서 국제천문연맹은 2006년 행성을 정의하고 왜행성이라는 새로운 분류를 만들게 됩니다. 왜행성은 말씀드렸다시피 행성의 세 번째 조건을 충족하지 못하면서 동시에 다른 천체의 위성이 아닌 천체로 정의되었습니다. 명왕성은 76년간 ‘행성’이었다가 2006년 ‘왜행성’이 된 것입니다.

왜행성은 현재 명왕성, 세레스, 엘리스, 마케, 하우메아 이렇게 다섯 개가 있습니다. 히기에이아가 왜행성으로 인정받으면 여섯 개로 늘어날 것입니다.조선일보 2019.11.6