태양계 외곽에서 발견된 안정적인 세 개의 천체

수학자들은 오랫동안 중력으로 묶인 세 천체의 움직임을 예측하는 문제를 해결하기 위해 노력해왔으며, 최근에는 소설과 TV 시리즈 "삼체 문제"로 대중들에게 널리 알려졌습니다. 하지만 NASA의 허블 우주 망원경과 하와이의 켁 천문대에서 얻은 데이터를 사용하여 연구팀은 태양계의 카이퍼 벨트에 안정적인 세 개의 얼음 천체로 이루어진 시스템을 발견했다고 발표했습니다.

 

 

 

카이퍼 벨트의 새로운 발견

만약 148780 알트지라 시스템이 두 번째로 확인된 세 천체 시스템이라면, 앞으로 더 많은 유사한 시스템이 발견될 가능성이 있으며, 이는 태양계 역사와 카이퍼 벨트 천체(KBO) 형성 이론을 뒷받침할 수 있습니다. 브리검 영 대학교의 물리학 및 천문학 졸업생이자 연구의 주 저자인 마이아 넬슨은 "우주는 지구에서 가장 가까운 별인 알파 센타우리 별 시스템을 포함하여 다양한 세 천체 시스템으로 가득 차 있으며, 카이퍼 벨트도 예외가 아닐 수 있다는 것을 발견하고 있다"고 말했습니다.

 

 

 

카이퍼 벨트 천체(KBO)의 기원

1992년부터 알려진 KBO는 해왕성 궤도 너머에서 발견되는 초기 태양계의 원시적인 얼음 잔해입니다. 현재까지 3,000개 이상의 KBO가 목록에 등록되었으며, 과학자들은 직경 10마일이 넘는 KBO가 수십만 개 더 있을 것으로 추정합니다. 가장 큰 KBO는 왜행성 명왕성입니다. 허블의 발견은 KBO 형성 이론에 중요한 지지를 제공합니다. 이 이론에 따르면 세 개의 작은 암석 천체는 복잡한 카이퍼 벨트에서의 충돌 결과가 아니라, 약 45억 년 전 새로 형성된 태양을 둘러싼 물질 원반에서 중력 붕괴로 직접 형성된 것입니다. 별은 일반적으로 쌍성 또는 삼중성으로 가스 중력 붕괴로 형성된다는 것은 잘 알려져 있지만, 카이퍼 벨트의 천체와 같은 우주 물체가 유사한 방식으로 형성된다는 아이디어는 아직 연구 중입니다.

 

 

알트지라 시스템의 특징

알트지라 시스템은 태양계 외곽, 지구와 태양 사이 거리의 44배인 37억 마일 떨어져 있습니다. 허블 이미지는 약 4,700마일(7,600km) 떨어진 두 개의 KBO를 보여줍니다. 그러나 연구원들은 물체의 독특한 공동 궤도 운동에 대한 반복적인 관찰 결과 내부 물체가 실제로 너무 가까워서 먼 거리에서는 구별할 수 없는 두 개의 물체라는 것을 나타낸다고 말했습니다.

 

 

 

허블 망원경의 한계와 새로운 관측 기술의 필요성

넬슨은 "이처럼 작고 멀리 떨어진 물체의 경우 시스템 내부 두 구성원 사이의 거리는 허블 카메라의 픽셀 일부에 불과하므로 이미징이 아닌 방법을 사용하여 삼중성임을 발견해야 한다"고 설명했습니다. 이는 시간과 인내가 필요한 작업이라고 넬슨은 덧붙였습니다. 과학자들은 허블과 켁 천문대에서 17년간의 관측 데이터를 수집하여 알트지라 시스템의 외부 물체 궤도를 관찰해왔습니다. 브리검 영 대학교의 공동 저자인 다린 라고진은 "시간이 지남에 따라 외부 물체 궤도의 방향이 변하는 것을 확인했으며, 이는 내부 물체가 매우 길쭉하거나 실제로 두 개의 분리된 물체임을 나타낸다"고 말했습니다.

 

 

삼중성 시스템의 가능성과 다른 가설들

넬슨은 "허블 데이터를 다양한 모델링 시나리오에 적용했을 때 삼중성 시스템이 가장 적합했다"고 말했습니다. "다른 가능성은 내부 물체가 두 개의 분리된 물체가 너무 가까워져 서로 접촉하는 접촉 쌍성 또는 팬케이크처럼 이상하게 평평한 물체일 수 있다"고 덧붙였습니다. 현재 카이퍼 벨트에는 약 40개의 이중성 물체가 확인되었습니다. 이제 이 시스템 중 두 개가 삼중성일 가능성이 높아지면서 연구원들은 특이한 사례가 아닌 동일한 환경에서 형성된 삼중성 시스템의 집단을 보고 있을 가능성이 더 높다고 말합니다. 하지만 이러한 증거를 구축하려면 시간과 반복적인 관찰이 필요합니다.

 

 

 

명왕성과 아로코트 탐사, 그리고 알트지라의 특징

자세히 탐사된 카이퍼 벨트 물체는 NASA의 뉴 호라이즌스 임무가 2015년과 2019년에 각각 방문한 명왕성과 작은 물체 아로코트뿐입니다. 뉴 호라이즌스는 아로코트가 접촉 쌍성임을 보여주었는데, 이는 KBO의 경우 서로 점점 가까워진 두 물체가 이제 접촉하거나 합쳐져 종종 땅콩 모양을 형성한다는 것을 의미합니다. 라고진은 알트지라를 아로코트의 "사촌"으로 묘사하며, 동일한 카이퍼 벨트 물체 그룹의 구성원이라고 말합니다. 그들은 알트지라가 아로코트보다 10배 더 큰 124마일(200km) 폭이라고 추정합니다.

 

 

알트지라 추가 연구 기회와 제임스 웹 우주 망원경의 역할

아로코트 수준의 자세한 정보를 얻기 위해 알트지라를 비행하는 임무는 계획되지 않았지만 넬슨은 흥미로운 시스템을 추가로 연구할 수 있는 다른 기회가 있다고 말했습니다. "알트지라는 외부 물체가 중심 물체 앞을 지나가는 식 시즌에 접어들었습니다. 이는 향후 10년 동안 지속되므로 과학자들에게 더 많은 정보를 얻을 수 있는 좋은 기회를 제공할 것입니다"라고 넬슨은 말했습니다. NASA의 제임스 웹 우주 망원경도 알트지라 연구에 참여하여 곧 있을 사이클 3 관측에서 구성 요소가 동일하게 보이는지 확인할 예정입니다.