태양계 밖에 위치한 행성 모습은?

태양계 밖에 위치한 행성 모습은?

2019년 뉴 호라이즌 호가 소행성에 도달 예정

달 외에는 태양계의 그 어느 행성에도 가본 적이 없는 인류지만, 미지의 세계를 향한 꿈만은 항상 원대했다. 태양계에 속해 있는 행성들은 물론, 그 밖에 존재하는 천체들에 대해서까지도 항상 궁금해 했기 때문이다.

이 같은 궁금증은 태양계 내 행성들을 조사하기 위한 맞춤형 탐사선의 개발로 이어지면서, 화성 탐사선인 엑소마스(Exo Mars)나 목성 탐사선인 주노(JUNO) 같은 대표적인 우주선들을 탄생시켰다.

명왕성과 카이퍼벨트 지대를 탐사하기 위해 11년 전에 지구를 떠난 뉴 호라이즌 호 ⓒ NASA

그런데 이들보다 훨씬 먼저 발사됐지만, 아직도 목표 지점에 도달하지 못한 채 날아가고 있는 우주선이 있다. 바로 뉴호라이즌(New Horizons) 탐사선으로서, 현재 태양계의 끝을 넘어서고 있는 이 탐사선은 목표로 하고 있는 카이퍼벨트(Kuiper Belt) 지대를 향해 나아가고 있다.

카이퍼벨트는 태양계의 끝인 해왕성의 궤도보다 바깥쪽에 있는 위치한 천체들로서, 얼음과 핵으로 이루어진 수많은 행성들로 이루어져 있을 것으로 추정되고 있는 태양계 밖의 지대를 말한다.

미 항공우주국(NASA)은 뉴호라이즌 탐사선이 현재 카이퍼벨트 지대에 자리 잡은 작은 소행성을 향해 가고 있다고 보도하면서, 관측 자체가 어려운 먼 거리에 위치해 있어서 정확치는 않지만 아령 같이 생긴 별로 보인다고 추정했다. (관련 기사 링크)

태양계 밖을 넘어서고 있는 뉴 호라이즌 탐사선

뉴호라이즌 탐사선은 지난 2006년 1월에 발사되었다. NASA의 우주탐사 프로젝트인 ‘뉴 프론티어(New Frontier)’의 일환으로서, 탐사선에 주어진 임무는 명왕성 및 해왕성 외각에 위치해 있는 카이퍼벨트를 탐사하는 것이었다.

발사 당시만 해도 가장 강력한 추진체 중 하나였던 아틀라스 로켓을 부착한 덕분에 뉴호라이즌 호는 발사한 지 3개월 만인 2006년 4월에 이미 화성 궤도를 통과하는 기록적인 성과를 남겼다.

그러나 이 같은 기록은 10여년의 대장정을 막 시작한 뉴호라이즌 호에게는 하나의 서막일 뿐이었다. 화성 궤도를 통과한 지 6개월 후인 10월에 2006년 소행성대를 통과했으며, 2007년 1월에는 목성 궤도 가까이에 접근하는 성과를 연이어 거두게 된다.

NASA와 연합 관측팀이 촬영한 카이퍼벨트 지대의 천체들 ⓒ NASA

이어서 뉴호라이즌 호는 토성과 천왕성으로 가는 길목에서 목성과 소행성에 접근하여 두 번의 플라이바이(Fly-By) 비행을 하면서 속도를 가속화하는 과정을 거친다. 플라이바이 비행이란 행성 주위를 돌며 중력과 원심력을 활용하여 비행 속도를 높일 수 있는 방법이다.

플라이바이 비행을 통해 속도가 높아진 뉴호라이즌 호는 1년 6개월 뒤인 2008년에 토성의 궤도를 지나쳤고, 이후 2011년 3월에는 천왕성 궤도를 통과했다. 이어서 3년 뒤인 2014년에 해왕성의 궤도를 통과하는데 성공한다.

그리고 마침내 2년 전인 2015년 7월에 명왕성 궤도에 진입하여 근접 촬영에 성공하면서 처음 목표로 했던 명왕성 탐사라는 과제를 무사히 마칠 수 있었다. 현재 뉴호라이즌 호는 태양계를 넘어 카이퍼벨트 지대로 나아가고 있는 중이다.

소행성의 모습은 아령과 비슷할 것으로 추정

뉴호라이즌 탐사선의 다음 목표는 카이퍼벨트 지대지만, 좀 더 자세하게 말한다면 카이퍼벨트 내에 자리 잡은 ‘2014 MU69’이라는 이름의 소행성을 향해 날아가고 있다고 할 수 있다.

이에 대해 NASA의 관계자는 “소행성의 위치는 현재 지구에서 65억km 떨어진 곳으로서, 인류가 우주탐사를 시작한 이래로 가장 멀리 떨어진 거리의 천체가 될 것”이라고 밝히면서 “이 곳에 도달하는 시점은 2019년 1월 초로 예상하고 있다”라고 말했다.

관계자의 말처럼 소행성의 위치가 상상하기조차 어려울 정도로 먼 곳에 있다 보니 NASA와 전 세계의 관측기관 들은 아를 촬영하는데 애를 먹고 있다. 기존 관측 방법으로는 대부분의 카이퍼벨트 지대가 점으로밖에 보이지 않기 때문이다.

이 때문에 NASA는 24개의 지상 망원경과 SOFIA 성층권 망원경, 그리고 우주 공간에 위치한 3개의 망원경을 총동원하여 관측을 시도했고, 그 결과 정확치는 않지만 소행성이 불규칙한 표면을 갖고 있으면서 지름 22~40km 정도의 크기로 이루어져 있을 것으로 보고 있다.

NASA가 추정하고 있는 소행성의 형태. 좌는 아령 형태이고 우는 고구마 형태다 ⓒ NASA

이와 동시에 관측 과정에서 신기한 사진도 확보했는데, 아르헨티나 관측팀이 촬영한 사진을 보면 소행성 자체 사진이 아니라 소행성이 중앙에 있는 별을 가리는 사진으로서 이를 통해 관측팀은 ‘2014 MU69’이 불규칙한 모양과 크기를 보일 것으로 추정하고 있다.

이 정도만으로는 부족하다고 판단한 듯, NASA는 아르헨티나 관측팀의 사진을 바탕으로 다른 관측팀에서 수집한 데이터를 종합했다. 그러자 컴퓨터 모니터에는 두 개의 소행성이 중력으로 묶인 아령 같은 구조의 ‘2014 MU69’ 상상도가 떠올랐다.

컴퓨터가 추정한 ‘2014 MU69’의 크기는 관측팀이 생각한 것 보다 더 작았다. 소행성 두 개가 붙어있는 형태로서 대략 15~20km 정도의 크기였다. 이 외에도 컴퓨터가 추정한 또 다른 모습은 길쭉한 고구마 같은 모양을 갖고 있었다.

이처럼 관측 자체가 거의 불가능한 소행성 구조를 추정이라는 방법을 통해서라도 알아보려는 이유에 대해 NASA의 관계자는 “목표로 하는 소행성은 명왕성과 같은 행성과는 비교할 수 없을 만큼 작은 천체이기 때문에 순식간에 탐사선을 지나칠 것”이라고 예상하며 “따라서 가능한 한 정보를 미리 확보해서 최적의 관측 방법을 택해야 한다”라고 강조했다.

글_ 사이언스타임즈 김준래 객원기자 stimes@naver.com

출처_ 사이언스올 사이언스타임즈