한국항공우주연구원

과학자들은 화성과 목성 사이의 소행성대 거리에 위치해 있지만 우리 태양계면을 기준으로 했을 때 높은 궤도 경사각을 갖는 특이한 소행성 그룹을 최근에 발견하였다. 이러한 소행성을 유프로세니(Euphrosyne) 소행성이라고 부르며 이 소행성은 어두우며, 지금까지 알려진 사실이 별로 없는 소행성이다. 소행성대 바깥쪽 가장자리에 분포해 있는 유프로세니 소행성들은 다른 일반적인 소행성과는 달리 태양계의 면 위로 튀어 올라온 높은 궤도경사각을 갖고 있다.

유프로세니 소행성은 고대그리스 신화에서 나온 환희의 여신 이름에서 따 왔으며, 현재 알려진 이 소행성의 직경은 약 260km로써 소행성대에 있는 가장 큰 소행성들 10개중 하나에 해당될 만큼 큰 소행성이다. 현재 유프로세니 소행성은 약 7억 년 전 있었던 대규모 충돌(massive collision)의 잔해 중 일부라고 여겨지고 있으며, 다른 작은 소행성들을 거느리고 있으며, 이들 소행성들을 일컬어 유프로세니 소행성족이라 한다. 이러한 소행성을 만들어낸 충돌은 태양계 역사에서 있어서 가장 최근에 일어난 대규모 충돌 중 하나이다.

미국항공우주국(NASA)의 제트추진연구소(JPL) 소속 과학자들이 이끌고 있는 새로운 연구인 지구근접천체(NEO) 광시야 적외선 탐색 망원경 (Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer; NEOWISE)이 NEO와 함께 바로 이 특이한 소행성을 관측하고 있다. NEO는 태양주변을 공전하면서 지구에 접근하는 천체로써 다른 태양계 천체와 충돌하는 경우가 많기 때문에 태양계의 시간규모로 볼 때 그 수명은 짧다. 또한 이들은 태양 주변을 공전하기 때문에 지구에 접근하며 위협을 줄 수 있기 때문에 우리 지구의 안전과 관련하여 중요한 연구대상이기도 하다.

JPL의 연구자들은 최근 연구를 통하여 유프로세니 소행성들은 아마도 지금까지 발견되었던 어두운 NEO중 일부의 근원일 수도 있다고 보고있다. 이들 어두운 NEO들은 토성의 중력영향에 의해서 이끌려 들어와 발견되었기 때문에 앞으로 수 백 만년 이상의 시간이 흐른다면 이들 유프로세니 소행성들도 NEO로 진화할 수 있을 것으로 여겨지고 있다.

NEO는 소행성대나 좀 더 거리가 먼 태양계 외곽이 모두 기원이 될 수 있는데, 이 중 소행성대를 기원으로 하는 NEO는 행성들의 중력이나 충돌에 의해서 지구 궤도로 접근하여 들어온다고 여겨지고 있다. 또한 태양계 평면에서 벗어나 있으며, 소행성대 외곽에서 기원하는 경우에는 지구 궤도로 들어오는 궤도는 좀 더 완만한 모양을 갖게 된다.

유프로세니 소행성들은 토성의 궤도와 적절한 공명관계를 갖고 있기 때문에 NEO가 되는 과정이 더디게 진행된다고 JPL에서 유프로세니 연구를 이끄는 조셉 마시에로 박사가 언급하였다. 그는 이러한 중력에 관한 공명관계는 유프로세니 소행성족 중 비교적 큰 소행성들의 일부를 지구 궤도로 밀어넣는 역할도 하게 된다고도 하였다.

JPL과학자들은 NEOWISE를 이용하여 소행성들의 크기와 반사하는 태양 에너지의 양을 측정할 수 있다. 이는 NEOWISE가 적외선 분광영역의 정보를 얻는 과학 장비로써 열을 감지할 수 있기 때문이다. 따라서 어두운 천체의 경우 태양빛을 반사할 경우 가시광선보다는 열 감지가 더욱 쉽기 때문에 적외선 영역에서 더욱 양질의 관측자료를 얻을 수 있다.

마시에로와 동료 과학자들이 연구한 1400개의 유프로세니 소행성들은 모두 크고 어두우며 이들은 큰 궤도경사각을 갖는 타원궤도로 공전하고 있음을 밝혀냈다. 이러한 특징들은 NEOWISE가 발견하기에 적절한 특징들이며, 특히 그 중에서도 높은 궤도경사각을 갖는 NEO의 기원이 되는 소행성 후보을 찾아내기에 안성맞춤이다. NEOWISE는 원래 2009년 천체물리학 연구를 위한 광시야 적외선 탐사망원경(WISE)으로 발사되어 2011년까지 운용된 후, 활용이 중단되었었다. 그러나 NEOWISE로써 다시 운용되면서 NEO와 높은 궤도경사각을 갖는 어두운 소행성 탐색을 위해서 활용되고 있으며, 그 역할을 매우 훌륭히 해내고 있다.

현재까지 소행성대에서 발견된 소행성은 약 70만개 이상이며 이들의 크기는 커다란 바위정도부터 달 정도 크기까지 다양하다. 그러나 아직 발견되지 않은 소행성들이 훨씬 많으며, 이러한 이유 때문에 대부분의 NEO의 기원을 어느 하나에 특정하기는 매우 어렵다. 그러나 유프로세니 소행성들을 기원으로 하는 NEO의 경우는 다소 다르다. 소행성대 안쪽 영역을 기원으로 하는 대부분의 NEO들은 주변의 소행성들과 빠르게 섞이게 되어 그 과정을 알아내기 어렵지만, 유프로세니 소행성들은 특이한 지역, 즉 태양계 평면으로부터 고도가 높은 영역을 기원으로 하기 때문에 그 과정을 쫓아 유추해내기가 비교적 양호하며, 그 소행성들이 생성된 곳에서 일어났던 충돌에 대해서도 알아낼 수도 있다.

이 미스테리한 천체, 유프로세니 소행성과 NEO의 기원과 운동에 대해서 연구를 수행하고 이들에 대해서 이해하는 것은 일반적인 소행성들뿐만 아니라 잠재적으로 지구를 위협할 수도 있는 지구근접소행성, NEO에 대한 연구와도 관련되기 때문에 매우 중요한 연구이다.

※ 이 글은 아래 링크의 기사를 참조하여 작성하였습니다.
     http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=4678