태양계 행성의 궤도 순서를 결정하는 것은 무엇입니까?

(댄 트리) - 행성계 내 행성들 사이의 어떤 상호작용이나 성간 힘으로 인해 행성들이 현재 위치에 있게 되었나요?

목성보다 큰 '손님' 행성이 우리 태양계에 질서를 만들어냈습니다(사진: cemagraphics/Getty Images).

태양 주위를 도는 행성의 궤도에 대해서는 많은 과학적 논쟁이 있어 왔습니다. 현재 행성 궤도의 특징은 잘 알려져 있지만, 태양계 형성 이후 어떻게 진화하고 변화해 왔는지는 여전히 미스터리로 남아 있습니다.

지난 수십 년 동안 과학자들은 행성 간의 상호 작용으로 인해 "어린" 행성이 원래 위치에서 안쪽이나 바깥쪽으로 이동한다는 가설을 제시하기 시작했습니다.

이제 새로운 이론에 따르면 목성보다 더 거대한 천체가 태양계를 통과하면서 행성의 순서가 정해졌다는 주장이 제기됐습니다.

행성 궤도의 진화는 복잡합니다. 초기에 행성은 젊고 매우 뜨거운 태양 주위를 공전하는 가스와 먼지 원반에서 형성되었습니다. 각운동량 보존에 의해 이 물질은 평면을 형성하여 원형의 동일 평면 궤도를 형성했습니다.

행성이 성장함에 따라, 원시 행성 자체인 초기 물질 원반 내부의 상호작용으로 인해 행성의 궤도가 원래 궤도보다 작아지거나 커집니다.

또한, 중력 상호작용은 이심률과 기울기에 상당한 변화를 일으키고, 때로는 원시행성 물질 원반이 태양계 밖으로 튕겨 나가게 만들기도 합니다. 태양의 조석력 또한 이러한 행성들의 궤도에 영향을 미칠 수 있습니다.

태양계 형성 과정에서 원시행성을 만들어낸 폭발이 꽤 자주 발생했지만, 먼 천체로부터의 방문도 있었습니다. 이러한 방문은 드물었지만, 먼 행성계에 대한 귀중한 정보를 제공해 주었습니다.

2017년에 발견된 소행성 오우무아무아는 최초로 확인된 "방문자"입니다. 길쭉한 모양과 특이한 가속도를 보이는데, 이는 가스 방출이나 다른 비중력적인 힘 때문일 가능성이 있습니다.

성간 혜성 오우무아무아의 예술가적 상상도. 팬케이크 모양의 이 천체는 먼지가 아닌 다른 별에서 우리 태양계를 방문한 최초의 천체로 알려져 있습니다. (사진: NASA, ESA, STScI의 조셉 올름스테드와 프랭크 서머스)

캐나다 가렛 브라운 대학의 과학자들이 제안한 새로운 이론에 따르면, 이런 성간 방문자가 지나가면서 태양계 행성의 궤도에 변화를 일으켰을 수 있다고 합니다.

연구팀은 가스 행성들의 이심률을 연구했고, 현재의 이론으로는 관측 결과를 설명하기 어렵다는 것을 발견했습니다. 또한 목성 질량의 2배에서 50배 사이의 천체가 태양계를 통과하며 태양계의 궤도 순서를 결정짓는 요인이 되었음을 입증했습니다.

연구팀은 태양으로부터 가장 가까운 거리인 근일점에서 20AU(천문단위) 이내로, 6km/s 미만의 무한소 속도로 지나가는 물체가 우리가 관찰하는 궤도 순서에 영향을 미쳤을 수 있다고 주장합니다.

그들의 주장에 따르면, 성간 방문자가 오늘날 우리가 보는 궤도를 만들었을 가능성은 100분의 1입니다. 이는 기존 이론들이 제시했던 것보다 훨씬 더 높은 확률입니다.

연구팀은 위와 같이 게스트 천체의 특성에 대한 시뮬레이션과 근사값을 사용하여, 이 이론이 오늘날 태양계 행성의 순서를 설명하는 데 가장 적합하다는 결론을 내렸습니다.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc-cong-nghe/cai-gi-da-quyet-dinh-trat-tu-quy-dao-cua-cac-hanh-tinh-trong-he-mat-troi-20241213012045937.htm