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태양계 밖에서 온 미스터리 천체

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오무아무아


오무아무아를 발견한 판-스타스(Pan-STARRS) 망원경. 출처: University of Hawaii Institute for Astronomy / Rob Ratkowski

NASA는 지구에 충돌할 가능성이 있는 소행성을 24시간 추적합니다. 하와이에 있는 판-스타스(Pan-STARRS) 망원경이 매일 밤하늘을 관측하며 이 임무를 수행하고 있습니다. 판-스타스 직원들은 지구에 충돌할 가능성이 있는 천체들을 지속적으로 검토하지만 보통은 별 거 아닐 때가 많습니다.


그런데 2017년 10월 19일 판-스타스 망원경은 별 사이에서 빠르게 움직이는 한 물체를 발견합니다. 이 물체의 위치와 속도를 측정한 결과, 이 천체는 일반적이지 않았습니다. 사흘 뒤 과학자들은 그동안 수집한 자료를 바탕으로 이 천체가 태양계에서 온 것이 아니란 사실을 알게 됐습니다.

태양계를 향해 들어왔다가 태양계 밖으로 나가고 있는 오무아무아?! 출처: NASA/ESA/STScI

이 천체가 바로 오무아무아(Oumuamua)입니다. 오무아무아는 하와이 말로 '멀리서 온 메신저' 혹은 '처음 도달한 정찰대'란 의미를 가지고 있습니다. 사실, 처음에 천문학자들은 1973년 아서 클라크의 공상과학 소설에 등장하는 태양계를 지나는 원통형 우주선의 이름을 따서 '라마(Rama)'라고 불렀습니다. 이내 이 이름도 어울리지 않아, 지금의 오무아무아라는 이름으로 바꿨습니다. 하와이 말로 지은 이유는 하와이에 있는 망원경으로 발견한 것을 기념하기 위해서라고 하네요.

테드 강연 중인 캐런 미치. 출처: TED

한편, 오무아무아가 태양계 밖에서 온 천체란 사실이 드러날 때 쯤, 천문학자 캐런 미치(Karen J. Mech)는 전화 한 통을 받았다고 합니다. 오무아무아를 연구할 수 있는 기회가 주어졌던 것이죠. 참고로 캐런 미치는 거주가능한 행성이 어떻게 형성되는지 연구하는 천문학자이자 외계생명체를 탐구하는 우주생물학자입니다.

성간 혜성의 등장

캐런 미치에 따르면, 오무아무아가 태양계 밖에서 온 천체란 사실은 사실, 굉장한 발견이라고 합니다. NASA에서는 1970년대부터 태양계를 통과하는 성간 혜성을 찾고 있었지만 지금까지 아무것도 발견하지 못했다고 해요. 왜냐하면 우리 태양계는 엄청나게 크기 때문에 4.4광년 떨어져 있는 가장 가까운 항성계에서 뭔가가 날아온다고 하더라도 5만년이 넘게 걸린다고 해요.

오무아무아는 위의 궤도를 그리며 지구 근처로 다가왔다 나갔다. 출처: TED

그런데, 오무아무아라는 성간 천체는 거문고자리 방향에서 태양계의 공전궤도면 위쪽으로 진입했고, 심지어 지난해 9월 9일에는 수성궤도 안쪽을 통과해 태양을 아주 가깝게 지나갔다고 합니다. 친절하게도, 오무아무아는 과학자들이 자신을 가까이에서 관찰할 수 있도록 해줬습니다.

오무아무아, 미스터리 결정체


과학자들은 태양계에서 발견된 최초의 성간 천체인 오무아무아에게 궁금한 것이 너무나 많았습니다. 하지만 오무아무아는 매우 빠르게 멀어지고 있습니다. 캐런 미치에 따르면, 일주일마다 밝기가 대략 1/100씩 감소했다고 합니다. 그래서 과학자들은 가지고 있는 정보를 최대한 활용해 오무아무아의 정체에 대해 밝혀내야 했습니다.

오무아무아의 모양과 크기는 어땠을까요? 과학자들은 밝기를 이용하려 했습니다. 핵심은 '오무아무아의 표면이 빛을 얼마나 잘 반사하는가'였습니다. 과학자들은 합리적인 추측을 통해 이 천체가 태양계의 작은 소행성이나 혜성과 비슷하다고 생각하고 석탄과 젖은 모래의 중간 정도의 반사율일 것이란 가정 하에 크기를 계산했다고 합니다.

천체망원경을 통해 오무아무아의 밝기를 관측하던 과학자들은 깜짝 놀랐습니다. 왜냐하면 오무아무아의 밝기가 일정하지 않았기 때문입니다. 희미했다가 밝아졌다 다시 희미해지길 반복했다고 합니다. 마치, 4면을 가진 길쭉한 물체가 햇빛에 반사되는 것처럼 말이죠.  

빛이 반사되는 면에 따라 달라지는 밝기. 출처: NASA / JPL-Caltech

이러한 밝기 변화를 통해 과학자들은 오무아무아가 가로 세로 비율이 약 10대 1정도 되는 길고 납작한 모양일 것이라고 추정했습니다. 그리고 우리 태양계에서는 그 무엇도 이런 모양을 가진 것은 없다고 합니다.

빨간 빛을 반사하는 천체들. 화살표가 가리키는 밝은 점이 오무아무아. 출처: TED

또한, 오무아무아는 빨간 색을 유난히 더 잘 반사했습니다. 이는 마치 로제타 탐사선이 착륙했던 혜성처럼, 유기물이 매우 풍부한 표면 같아 보였다고 합니다. 물론, 표면에 철을 많이 함유한 광물로 이뤄져 있다고 해도 빨간색을 띨 수 있습니다. 가령 카시니 탐사선이 촬영한 토성의 위성, 이아페투스의 어두운 면 역시 빨갛게 보였지만 이는 니켈-철 운석 물질이었습니다. 따라서 오무아무아의 표면 물질의 진짜 정체는 아직 미스터리로 남아있습니다.

오무아무아. 출처: European Southern Observatory / M. Kornmesser

오무아무아의 진짜 정체는 무엇일까요? 어디에서 온 걸까요? 오무아무아는 사실, 태양계를 염탐하러온 외계인 탐사선은 아닐까요?

##참고자료##

<태양계 밖에서 온 최초의 방문객, '오무아무아(Oumuamua)>, TED

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