[IF] 반대로 돌고, 삐딱하게 돌고… 태양계의 이단아들

태양계에서 이단아들이 잇따라 발견됐다. 다른 행성들과 정반대 방향으로 태양을 돌거나, 공전(公轉)궤도면이 혼자 기울어진 천체들이다. 천문학자들은 이들을 통해 태양계의 초기 형성 과정을 재구성하고, 이론으로만 제시된 미지의 행성도 찾을 수 있다고 기대한다. 이단아들이 가리킨 곳에는 과연 무엇이 있을까.

◇태양계 초기에 정착한 이민자

프랑스 코트다쥐르 천문대의 파티 나모우니 박사와 브라질 상파울루주립대의 헬레나 모라이스 교수 연구진은 지난 21일 영국 왕립천문학회 저널에 "다른 행성과 정반대 방향으로 태양을 공전하는 소행성(小行星) '2015 BZ509'가 태양계가 형성되던 시기에 유입된 외계 천체로 확인됐다"고 밝혔다.

소행성은 태양 주변을 긴 타원 궤도를 따라 도는 작은 천체로, 45억년 전 태양계가 형성될 때 만들어진 것으로 추정된다. 목성과 화성 사이에 수많은 소행성이 있다. 연구진은 2015년 목성 공전궤도에서 11.6년을 주기로 시계 방향으로 태양을 공전하는 소행성 BZ509를 처음 발견했다.

/그래픽=김충민

소행성이든 지구나 목성 같은 행성이든 태양계 천체라면 모두 반시계 방향으로 태양을 돈다. 태양도 같은 방향으로 자전한다. 한국천문연구원 문홍규 박사는 "태양계를 만든 거대한 가스 원반이 처음에 반시계 방향으로 돌았기 때문에 지금도 행성들이 그렇게 돈다"고 설명했다.

그렇다면 2015 BZ509는 시계 방향으로 도는 다른 태양계의 가스 원반에서 나왔다고 추정할 수 있다. 연구진은 100만번의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 BZ509가 45억년 전 태양계를 찾았다가 태양의 중력에 붙잡힌 외계 소행성이라는 결론을 내렸다.

외계에서 온 소행성은 이번이 처음이 아니다. 지난해 미국 과학자들은 처음으로 태양계 밖에서 온 소행성 '오무아무아'를 발견했다. 문홍규 박사는 "오무아무아는 곧바로 방향을 틀어 태양계를 벗어났지만 BZ509는 태양계 초기에 와서 지금까지 머물렀다는 주장"이라며 "이를테면 BZ509는 이민자인 셈"이라고 말했다. 나모우니 박사 연구진은 "태양계에는 외계에서 온 이민자들이 더 있을 것"이라며 "태양계 형성 이론에 외계에서 찾아온 천체의 혼합 요인을 반영해야 한다"고 주장했다.

◇제9의 행성 가리키는 '삐딱이'

태양계 이단아에는 '삐딱이' 소행성도 있다. 미국 미시간대 프레드 애덤스 교수 연구진은 지난 14일 발표한 논문에서 "해왕성 밖에서 발견된 '2015 BP519' 소행성의 공전궤도면이 다른 천체들보다 기울어진 것은 태양계 외곽에서 아직 발견되지 못한 거대한 행성이 끌어당겼기 때문"이라고 주장했다.

연구진은 2015년 태양계 천체들의 공전궤도면보다 54도 기울어진 면을 공전하는 소행성 BP519를 발견했다. 이 소행성의 공전궤도는 지름이 지구 공전궤도보다 최대 863배 큰 것으로 추산됐다. 연구진은 중력이 강한 천체가 소행성을 끌어당겨 궤도면이 기울어졌다고 추정했다.

컴퓨터 시뮬레이션 결과 지구 질량의 10배 정도 되는 행성이라야 그 정도 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다. 연구진은 이것이 그동안 이론으로만 제시된 '제9의 행성(Planet Nine)'일지 모른다고 밝혔다.

제9의 행성은 태양계 가장자리에 있을 것으로 추정되는 거대 행성이다. 2016년 미국 캘리포니아 공대(칼텍) 연구진이 처음 제안했다. 이들은 해왕성 바깥에 작은 천체들이 집중된 카이퍼대에서 태양을 타원 궤도로 도는 작은 천체 6개에 주목했다. 천체들은 모두 태양을 가장 가까이 도는 근일점(近日點)이 한곳에 몰려 있었다. 연구진은 근일점 정반대편에 중력이 강한 제9의 태양계 행성이 있어야 이런 일이 가능하다고 봤다.

한국천문연구원 정영민 박사는 "하와이와 칠레의 천문대에서 제9 행성을 찾는 연구가 집중적으로 이뤄지고 있다"며 "제9 행성이 정말 있다면 몇 년 내 찾을 수 있을 것이고 아니라면 다른 이론이 새로 제시될 것"이라고 말했다.





이영완 과학전문기자(ywlee@chosun.com)

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