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최근 국제 천문학 총회에서 행성에 대한 새로운 정의를 내리면서 태양계 행성의 수가 12개 이상으로 늘어날 수 있다는 발표가 있은 후, 세계 천문학계는 발칵 뒤집혀 있습니다. 이러한 대혼란의 중심에는 바로 명왕성이 존재하고 있습니다. 그렇다면 왜 명왕성은 대체 무엇이 문제이길래 이러한 혼란을 야기하는 주범으로 낙인 찍힌 것일까요.
명왕성은 지름이 2300여 km밖에 안되는 달보다 더 작은 행성입니다. 태양과 거리는 약 60억 km로 황도에 17도 기울어져서 타원을 그리며 248년을 주기로 공전하는데 때때로 해왕성의 궤도 안으로 들어오기도 하지만 명왕성이 황도에 17도 기울어져 있기 때문에 부딪칠 일은 없습니다. 이처럼 큰 이심률(0.247)과 황도와의 각도는 카이퍼 벨트 즉 태양계 바깥쪽에 있는 소행성들과의 공통적인 특징입니다. 명왕성은 1930년 3월 13일, 톰보에 의해 발견되었습니다. 사실 톰보가 사망하기 전인 1997년 까지는 천문학계에서 가지는 그의 명성의 무게에 의해 명왕성에 대한 부정적인 논의가 일어나지 못했습니다. 행성의 발견이란 인류 역사상 단지 세명(천왕성-허셜, 해왕성-갈레, 명왕성-톰보)만이 성공한 엄청난 업적이니까요.
그러나 그 이전부터 명왕성은 논란의 여지가 되어오고 있었습니다. 그 첫번째 이유는 명왕성의 작은 크기와 큰 이심율, 그리고 큰 황도와의 각도, 그리고 낮은 비중(2.05)입니다. 명왕성의 비중은 목성형 행성 보다는 크지만 지구형 행성보다는 작고 오히려 달이나 다른 행성의 위성들과 비슷하기 때문에 한 때 해왕성(목성이 아니라)의 한 위성이 떨어져 나온 것이라 생각되기도 하였습니다. 즉, 오래 전에 아주 질량이 큰 행성이 해왕성을 스쳐 지나가면서 해왕성의 위성이던 명왕성을 해왕성으로부터 떼어내어 태양을 돌도록 했고 이때 명왕성은 큰 행성의 인력으로 두 조각이 나서 카론과 명왕성이 되었다는 것이지요.
두번째 이유는 계속해서 발견되는 태양계 내 다른 천체들의 등장입니다. 1992년에는 미국 하와이 대학에서 천문학자인 주윗과 루에 의해 새로운 천체가 명왕성 밖의 궤도에서 발견되었습니다. '1992QB1'이라고 이름 붙여진 이 소천체는 명왕성보다 더 큰 궤도를 가지고 있었으며 그 후 이와 비슷한 천체가 200여 개가 발견되었는데 이러한 해왕성 궤도 밖에 있는 소천체들의 모임을 천문학에서는 '카이퍼 벨트'라고 합니다. 카이퍼 벨트란 1951년에 네덜란드의 천문학자인 카이퍼(Gerad P. Kuiper)가 주장한 것으로 태양으로부터 상당한 거리에 수많은 소천체들이 원반모양으로 분포한다고 생각한 것입니다. 현재 계산으로는 카이퍼 벨트에는 이러한 소천체들이 적어도 3만 5000여 개, 직경이 최소한 1.6㎞인 물체는 100억개나 밀집되어 있을 것이라고 예상되는데 이 소천체들의 질량을 모두 합치면 소행성대의 총 질량보다 수 백 배는 클 것으로 생각됩니다. 이 소천체들은 미행성들의 충돌로 태양계 내 행성들이 성장하던 시절 행성으로 성장하지 못하고 남은 미행성들이 모여 있는 것으로 추측되며 혜성의 고향으로 여겨지기도 합니다. 즉, 카이퍼 벨트에 있는 얼음 덩이들이 자체의 상호 작용이나 해왕성의 인력으로 인해 떨어져 나와 태양쪽으로 진로를 틀면 혜성이 된다는 것이지요.
뿐만 아니라 최근에는 명왕성 밖에서 명왕성의 달 만한 크기의 얼음덩이로 된 소행성을 새로 발견했습니다. 2001년 11월에 발견되어 '2001KX76'으로 명명되었다가 힌두교 신화의 최고 신인 바루나(Varuna)라는 이름을 가지게 된 얼음덩이는 지름이 788 마일(1268km) 로 그동안 발견된 소행성 가운데 가장 커서 직경이 744 마일인 명왕성의 달 `카론(Charon)' 보다도 큽니다. 원래 소행성의 정의는 1~600 마일(1~996km) 의 천체를 뜻하므로 바루나로 인해 소행성에 대한 정의가 바뀌어야 한다는 주장이 나오기도 하였습니다. 그러나 '2001KX76'은 명왕성보다는 작은 크기였기 때문에 조용히 지나갈 수 있었습니다.
여기에 2002년 6월 4일에는 캘리포니아 공대의 마이클 브라운교수가 명왕성보다 16억㎞나 더 떨어진 곳에서 직경 800 마일(1287㎞) 짜리 대규모 얼음 덩어리를 발견하면서 명왕성의 정체성을 뒤흔드는 '사건'은 점점 커져만 가게 되었습니다. '2002LM60,' 혹은 아메리카 인디언 신화에서 창조력을 의미하는 콰오아(Quaoar)로 명명된 이 천체는 60억㎞외곽에서 288년만에 한 번씩 태양을 선회하고 있습니다. 명왕성과 달리 콰오아는 거의 원에 가까운 궤도를 돌고 있으며 명왕성보다 태양에 가까워질 때도 있습니다(물론 명왕성의 궤도가 공전축에 비해 17˚나 기울어져 있기 때문에 이들 두 천체가 충돌할 일은 없습니다.).
또한 브라운 교수는 2003년 11월 14일에는 '2003VB312,' 혹은 에스키모 신화에서 바다의 신인 세드나(Sedna)로 명명된 천체를 발견하였는데 이 천체는 지름이 1600~18000 km 로 명왕성의 ¾이나 되며 1930년 이후 발견된 태양계 천체들 중에 가장 큽니다. 또한 세드나의 궤도는 혜성의 궤도처럼 매우 길쭉한 타원 모양이어서 태양과 가까운 근일점에서는 태양에서 76AU(1AU는 태양에서 지구까지의 평균거리)떨어져 있지만 태양과 가장 먼 원일점에서는 태양에서 무려 900AU 정도 떨어져 있고 공전주기는 무려 10500 년입니다.
마침내 브라운 교수는 한술 더 떠서 같은 2003년에 '2003UB13,' 혹은 미국의 한 TV 시리즈에 나왔던 여전사의 이름인 '제나(Xena)'로 명명된 천체를 발견하는 '사고'를 치게 됩니다. 사실 이 이름은 사람들이 잘 못 알고 있는 것과 달리 관측팀 내부에서 2003UB13을 쉽게 부르기 위해 붙인 이름으로 공식 이름은 아니며 현재 관측팀은 비밀리에 이 천체의 이름을 국제천문학회에 제출해 놓은 상태로 국제천문학회는 이 천체가 행성인지 아닌지 판정한 후 공식 명칭을 부여하기로 했다고 합니다. 제나의 크기는 2800~3000 km 로 명왕성보다 약간 클 것으로 추정됩니다. 제나는 해왕성이 1846년 발견된 이후의 가장 큰 태양계 천체로 지금까지는 명왕성이 '행성' 과 '카이퍼 벨트에서 가장 큰 천체' 라는 2개의 지위를 가지고 있었는데, 두 번째 지위를 제나에게 넘겨 주고 만 것입니다. 제나의 궤도 역시 타원형으로 근일점에서 태양까지의 거리는 38AU 이지만 원일점에서는 97AU이며 공전주기는 560년입니다.
이처럼 카이퍼 띠에서 큰 물체들이 속속 발견됨에 따라 역시 카이퍼 띠 영역에서 공전하고 있는 명왕성은 행성이 아니라 카이퍼 띠에서 가장 큰 물체일 뿐이라는 주장이 제기되었고 그 결과 명왕성의 행성 지위는 나날이 위협받고 있습니다. 즉 일부 천문학자들은 "카이퍼 띠에 많은 물체들이 있다는 사실이 밝혀진 오늘날 명왕성을 발견했다면 결코 행성으로 간주하지 않았을 것"이라고 주장하는 것이지요.
게다가 과거의 예도 명왕성에게 불리하게 작용하고 있습니다. 천문학에서는 어떤 천체의 질량이 비슷한 궤도를 도는 다른 모든 천체의 질량의 합보다 크면 독립적인 천체로 보고, 작으면 집단의 구성원으로 보는데 집단의 대표적인 예가 화성과 목성 사이의 소행성대입니다. 소행성대에는 수많은 소행성들이 모여 있으며, 이들의 크기는 연속적이고 다양합니다. 소행성대의 모든 천체를 크기 순으로 나열하면 세레스(Ceres, 910km), 팔라스(Pallas, 520km), 베스타(Vesta, 500km) 등의 거대한 소행성에서부터 수십 km, 수십 m의 소행성까지 크기가 연속적으로 변합니다. 1801년 발견된 최초의 소행성 세레스는 발견 당시에 행성으로 인정되었습니다. 하지만 이듬해 세레스와 비슷한 거리에서 소행성 팔라스가 발견되고, 이 후 주변에서 계속적으로 소행성들이 발견되자 세레스는 행성의 지위를 잃고 말았습니다.
이와 같은 기준으로 보면 명왕성은 카이퍼 벨트 천체들의 질량의 합보다 가벼우므로 행성이 아니라 카이퍼 벨트(집단)의 구성원이 되며 따라서 세레스의 경우를 명왕성에도 적용시킨다면, 명왕성이 1930년 발견될 당시에는 독립적인 천체로 생각되어 행성이 되었지만, 1992년 이후 카이퍼 벨트 천체들이 계속 발견되고 있으므로, 명왕성은 행성에서 제외되어야 합니다.
참고로 독립적인 천체는 전혀 다릅니다. 지구의 크기는 12756km이지만, 지구와 비슷한 궤도를 도는 소행성 중에서 가장 큰 것은 가니메드(Ganymed)로 크기가 40km밖에 안 되므로 가장 큰 천체와 두 번째로 큰 천체의 크기의 변화폭이 무려 300배가 넘습니다. 이 경우, 지구는 집단의 구성원이 아닌 독립적인 천체로 여겨지는 것입니다.
그러나 아직 공식적으로는 천문학자들 사이에서는 명왕성이 행성의 지위를 유지하고 있습니다. 명왕성의 행성 지위를 의심하는 천문학자들도 기존 학설에 정면 도전하기 보다는 명왕성을 '카이퍼 벨트의 왕' 으로 부름으로써 명왕성의 '체면'을 어느 정도 유지시키면서 그 개념을 바꿔보려 하고 있기도 합니다. 이러한 논쟁들을 종식시키고자 국제 천문학 총회에서 행성에 대한 새로운 정의를 내리게 된 것입니다. |
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