‘해왕성’ 포세이돈의 숨겨진 아들 찾다

입력 : ㅣ 수정 : 2019-02-21 07:11

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SETI·NASA 공동 연구팀, 가장 작은 해왕성의 위성 발견
‘수(성) 금(성) 지(구) 화(성) 목(성) 토(성) 천(왕성) 해(왕성)’. 태양계와 우주에 대해 배울 때 가장 먼저 들어보고 외우는 태양계 행성의 이름들이다. 원래는 명왕성도 태양계의 행성으로 분류됐었지만 2006년 국제천문연맹(IAU)의 행성 분류법이 변해 행성의 지위를 잃고 왜소행성으로 전락하면서 태양계 최외곽 행성 지위는 해왕성이 물려받게 됐다.
미국 연구진이 해왕성의 위성 중 가장 큰 트리톤 안쪽으로 도는 새로운 내측 위성을 발견했다. 해왕성과 떨어져 도는 공전 궤도에 따라 위성을 나열한 것이며 위성의 크기는 각기 다르다. 이번에 발견된 히포캄프는 해왕성의 다른 13개 위성들보다 작다. 위에서부터 프로테우스, 히포캄프, 라리사, 갈라테아, 데스피나, 탈라사, 나이아드.  미국 SETI연구소 제공
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▲ 미국 연구진이 해왕성의 위성 중 가장 큰 트리톤 안쪽으로 도는 새로운 내측 위성을 발견했다. 해왕성과 떨어져 도는 공전 궤도에 따라 위성을 나열한 것이며 위성의 크기는 각기 다르다. 이번에 발견된 히포캄프는 해왕성의 다른 13개 위성들보다 작다. 위에서부터 프로테우스, 히포캄프, 라리사, 갈라테아, 데스피나, 탈라사, 나이아드.
미국 SETI연구소 제공

해왕성은 지구 크기의 4배 정도로 지구를 큰 사과라고 한다면 해왕성은 농구공 정도로 볼 수 있다. 80% 정도가 수소로 구성돼 있고 19%가 헬륨, 나머지가 에탄, 메탄 같은 가스로 이뤄져 있는 해왕성은 가시광선의 붉은색을 흡수하고 청색을 반사해 바다를 연상케 할 정도로 푸른색을 띤다. 이 때문에 그리스 로마 신화에서 ‘포세이돈’ 또는 ‘넵투누스’로 불리는 ‘바다의 신’ 이름을 딴 행성이 됐다.
태양계를 벗어나 성간 여행을 하고 있는 탐사선 보이저2호가 1989년 해왕성에 근접했을 때 찍어 보내온 모습. 해왕성 내부 구조는 옆에 있는 천왕성과 유사하다. 구름으로 덮여 있는 상층부 대기·수소, 헬륨, 메탄가스를 포함한 대기·물, 암모니아, 메탄 얼음으로 돼 있는 맨틀·돌과 얼음으로 돼 있는 핵으로 구성된다. 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소 제공
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▲ 태양계를 벗어나 성간 여행을 하고 있는 탐사선 보이저2호가 1989년 해왕성에 근접했을 때 찍어 보내온 모습. 해왕성 내부 구조는 옆에 있는 천왕성과 유사하다. 구름으로 덮여 있는 상층부 대기·수소, 헬륨, 메탄가스를 포함한 대기·물, 암모니아, 메탄 얼음으로 돼 있는 맨틀·돌과 얼음으로 돼 있는 핵으로 구성된다.
미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소 제공

사실 과학계에서 해왕성 발견은 ‘뉴턴 역학의 승리’라고 평가받고 있다. 1781년 독일 출신의 영국 천문학자 윌리엄 허셜이 토성 궤도 바깥에서 천왕성을 발견했는데 문제가 생겼다. 망원경으로 관측된 천왕성의 궤도와 뉴턴 역학으로 계산된 궤도가 다르게 나타난 것이다. 이에 1843년 영국 케임브리지대 존 애덤스와 1845년 프랑스 천문학자 위르뱅 르베리에가 천왕성 너머에 미지의 행성을 가정할 경우 천왕성 궤도가 관측된 값과 계산값은 일치할 것이라고 주장했다. 그러던 중 1846년 독일 요한 갈레가 이들이 예측한 정확한 위치에서 바로 그 행성, 해왕성을 발견함으로써 뉴턴 역학은 위치를 공고히 하게 됐다.

해왕성은 태양계의 다른 거대행성인 목성(79개), 토성(53개), 천왕성(27개)처럼 많은 위성(달)을 갖고 있다. 현재 해왕성의 위성은 14개다. 2013년에 발견된 1개는 아직 위성으로 승인되지 않아 공식적으로 해왕성 위성 숫자는 13개이다. 이 위성들은 모(母)행성인 해왕성을 따라 신화 속 바다의 신들과 요정들의 이름이 붙여져 있다.

가장 큰 위성은 신화에서 포세이돈의 아들인 ‘트리톤’이다. 지금까지는 제1위성인 트리톤 궤도를 기준으로 안쪽으로 6개, 바깥쪽으로 6개의 위성이 도는 것으로 알려져 있었는데 비영리 연구기관인 외계지적생명체탐사(SETI) 연구소와 미국 캘리포니아 버클리대 천문학과, 미국항공우주국(NASA) 에임스 연구센터 공동연구팀은 트리톤 궤도 안쪽에 숨겨져 있던 새로운 달을 찾아내 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 21일자에 발표했다.

연구팀은 NASA에서 운용하는 허블우주망원경을 이용해 해왕성 내측 위성 6개와 고리를 관측하면서 2004년부터 2016년까지 촬영한 영상을 특수 이미지 처리기법으로 초고감도 화질로 변환해 광도측정법을 실시했다. 그 결과 해왕성의 제2위성인 프로테우스와 매우 근접한 거리에서 움직이는 작은 위성을 새로 발견했다. 이번에 발견된 위성의 직경은 평균 34㎞에 불과해 해왕성 위성 중에 가장 작은 것으로 알려졌다. 연구팀은 크기가 작아 눈에 띄지 않게 빠르게 움직인다고 해서 ‘히포캄프’로 이름 지었다. 히포캄프는 그리스 신화에서 상반신은 말이고 하반신은 물고기의 모습을 가진 해마 ‘히포캄포스’의 이름을 딴 것이다.

연구팀은 히포캄프의 궤도나 형태를 봤을 때 인근 형제 위성 6개와 마찬가지로 우주에서 날아오는 다른 소행성이나 혜성이 해왕성이나 다른 큰 위성들과 충돌하면서 만들어졌을 것이라고 추정했다.

연구를 주도한 마크 쇼월터 SETI 수석과학자는 “이번 연구 결과는 히포캄프가 두 번째로 큰 해왕성의 위성인 프로테우스에서 오래전에 분리된 조각이라는 가정을 뒷받침해 줄 뿐만 아니라 해왕성 위성들의 생성과 태양계 생성의 비밀을 알려주는 열쇠가 될 것”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
2019-02-21 23면
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