태양계의 끝자락- 카이퍼 벨트

카이퍼벨트 출처-한국천문연구원

태양계의 끝자락-카이퍼 벨트

카이퍼 벨트는 우리 태양계의 해왕성 궤도 너머에 있는 광대한 도넛 모양의 얼음 물체 고리입니다. 벨트는 태양으로부터 약 30천 문 단위(AU) 떨어진 곳에서 시작하며, AU는 지구에서 태양까지의 평균 거리(약 9,300만 마일 또는 1억 5천만 킬로미터)입니다. 그것은 대략 50에서 55 AU까지 확장되어 거대한 공간 영역을 만듭니다. 이 글에서는 태양계의 끝자락에 존재하는 카이퍼 벨트에 대해 알아보도록 하겠습니다.

카이퍼 벨트 정의

카이퍼 벨트는 얼음과 암석으로 이루어진 수백만, 어쩌면 수십억 개의 작은 물체로 가득 차 있습니다.

이 얼음 물체는 종종 46억 년 전에 태양계가 형성되고 남은 물질인 잔해로 간주되며 때때로 해왕성과 관련된 위치로 인해 "TNO"라고 불립니다. TNO는 "Trans-Neptunian Objects"의 약자로, 해왕성 너머에 위치한 물체들을 가리킵니다. 이들 물체들은 태양계의 가장자리에 위치하며, 카이퍼 벨트와 스캐터드 디스크, 오르트 구름 등에 속합니다.

카이퍼 벨트와 소행성 벨트 비교

위치:

소행성대는 화성과 목성 사이에 위치해 있습니다. 반면에 카이퍼 벨트는 태양계의 가장자리, 명왕성 너머에 있습니다.

크기:

카이퍼 벨트는 소행성대보다 훨씬 큽니다. 소행성대는 거리에 따라 약 1 AU의 폭을 가지는 반면, 카이퍼 벨트는 약 20 AU의 폭을 가집니다.

구성:

카이퍼 벨트의 몸체들은 대부분 빙하로 이루어져 있습니다. 이에 반해 소행성대는 암석과 금속으로 이루어진 소행성들로 구성되어 있습니다.

출처-ESO/M.콘메세르

카이퍼 벨트의 역사

카이퍼 벨트의 존재는 1951년에 게라드 카이퍼에 의해 처음으로 제안되었습니다. 그는 이 벨트가 혜성의 출처일 것이라고 예측했습니다. 하지만, 실제로 카이퍼 벨트 객체가 발견되기까지는 그로부터 40년 이상이 걸렸습니다.

1992년, 천문학자들은 처음으로 카이퍼 벨트 객체를 관측했고, 이는 카이퍼의 이론을 증명하였습니다. 이후로 수천 개의 카이퍼 벨트 객체들이 발견되었으며, 이 중 일부는 ‘왜행성’으로 분류되었습니다. 이런 발견들은 우리의 태양계에 대한 이해를 크게 향상했습니다.

게라드카이퍼의 이론적 예측

1951년에 게라드 카이퍼는 행성 네주네와 그 너머에 혜성의 출처가 될 수 있는 작은 천체들이 존재할 것이라고 예측했습니다. 이는 오늘날 우리가 카이퍼 벨트라고 부르는 것에 대한 이론적인 첫 단계였습니다.

최초의 카이퍼 벨트 물체의 발견

그러나 실제로 카이퍼 벨트 개체를 발견하는 것은 그로부터 40년이 넘는 시간이 걸렸습니다. 1992년에 천문학자들은 첫 번째 카이퍼 벨트 개체인 1992 QB1을 발견했습니다. 이 발견은 게라드 카이퍼의 이론적 예측을 확인하는 역할을 했습니다.

출처 연합뉴스

카이퍼 벨트의 중요성

카이퍼 벨트와 혜성

카이퍼 벨트는 수많은 얼음으로 이루어진 천체들로 구성되어 있으며, 이 중 일부는 우리가 혜성이라고 알고 있는 천체의 출처가 됩니다. 이러한 혜성들은 태양에 가깝게 위치할 때 얼음이 녹아 특징인 꼬리를 형성합니다.

카이퍼 벨트와 태양계 형성의 이해

카이퍼 벨트는 태양계 형성 초기의 잔해로 여겨지며, 이는 과학자들이 태양계의 초기 역사와 형성 과정을 이해하는데 중요한 단서를 제공합니다. 이 벨트의 물체들은 46억 년 전 태양계가 형성될 때의 원시적인 물질을 보존하고 있을 가능성이 있습니다. 따라서 이들을 연구함으로써, 과학자들은 태양계가 어떻게, 어떤 물질로 형성되었는지에 대한 중요한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

카이퍼 벨트의 주목할 만한 행성

●명왕성: 친숙한 카이퍼 벨트 거주자 명왕성은 카이퍼 벨트에서 가장 잘 알려진 객체입니다. 1930년에 발견되었으며, 이후 2006년에 왜행성으로 재분류될 때까지는 태양계의 아홉 번째 행성으로 알려져 있었습니다.

●에리스, 하우메아, 마케마케: 다른 왜소행성 에리스, 하우메아, 마케마케는 카이퍼 벨트 내의 다른 주요 왜행성들입니다. 이들은 모두 명왕성과 비슷한 크기를 가지며, 그들 각각의 고유한 특성이 있습니다.

●가장 크고 작은 카이퍼 벨트 물체 카이퍼 벨트의 가장 큰 객체는 명왕성과 에리스로, 지름이 약 2,300km 정도입니다.

●가장 작은 카이퍼 벨트 객체는 몇 킬로미터 또는 그 이하의 지름을 가질 것으로 추정되지만, 그 크기를 정확하게 알아내기 위한 현재의 천문 기술은 충분하지 않습니다. 이러한 작은 쿠이퍼 벨트 객체들은 태양계의 초기 조건에 대한 중요한 단서를 제공할 수 있습니다.

뉴호라이즌 출처-SBS

카이퍼 벨트 탐사 뉴 호라이즌스 미션:

뉴 호라이즌스 미션: 명왕성과의 만남

2006년 발사된 뉴호라이즌스 미션은 2015년 7월 14일 명왕성에 가장 근접했습니다. 명왕성을 가까이에서 탐사한 최초의 미션이었습니다. 우주선은 명왕성과 그 위성의 놀라운 이미지를 촬영하던 중 예기치 않게 복잡하고 다양한 세계를 드러냈습니다.

가장 중요한 발견 중 하나는 하트 모양의 질소 빙원(Tombaugh Regio라고 함)의 발견으로 왜소 행성의 지질학적 활동을 나타냈습니다. 이것은 명왕성과 같은 작은 행성체가 이전의 믿음과 모순되는 오랜 시간 동안 활동을 유지할 수 있음을 시사했습니다.

아로코스(Arrokoth)와의 만남

뉴 호라이즌스는 명왕성과 만난 후 카이퍼 벨트로의 여행을 계속했습니다. 2019년 1월 1일 우주선은 Arrokoth를 통과했습니다. 이것은 명왕성에서 약 10억 마일 떨어진 곳에 위치한 우주선이 방문한 가장 멀리 떨어져 있고 가장 원시적인 물체입니다. 아로코스의 뉴 호라이즌 데이터는 그것이 수십억 년 동안 현재 궤도에 있었고 해왕성이나 다른 행성의 중력 영향에 의해 교란되지 않은 "차가운 고전" 카이퍼 벨트 개체임을 시사하며 아로코스의 모양은 부드럽게 융합된 두 개의 엽은 느린 충돌 과정을 나타내며 행성이 격렬한 충돌보다는 우주 물질의 부드러운 응집을 통해 형성될 수 있음을 시사합니다.

결론

카이퍼 벨트와 우리 우주에서의 위치 카이퍼 벨트는 우리 태양계에서 특별한 위치를 차지하고 있습니다. 그것은 태양계의 형성에서 남겨진 원시적 몸체를 포함하는 일종의 "타임캡슐"입니다. 따라서 과거를 되돌아보고 초기 태양계를 이해할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다.