태양계의 끝은 어디일까요?

VnExpress•01/04/2024

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태양계의 경계는 정의 방식에 따라 카이퍼 벨트, 태양 중심 벨트 또는 오르트 구름이 될 수 있습니다.

태양계는 8개의 행성으로 이루어져 있습니다. 이미지: NASA/JPL — 태양계는 8개의 행성으로 이루어져 있습니다. 이미지: *NASA/JPL*

태양계는 8개의 행성, 5개의 왜행성, 수백 개의 위성, 수백만 개의 소행성과 혜성을 포함하는 광대한 영역입니다. 이 모든 천체들은 태양 주위를 공전하며, 많은 경우 서로를 공전하기도 하는데, 그 속도는 시속 수천 킬로미터에 달합니다. 그렇다면 태양계의 끝은 어디일까요? 그 답은 태양계를 어떻게 정의하느냐에 따라 달라집니다.

NASA에 따르면 태양계에는 세 가지 잠재적인 미개척지가 있습니다. 바로 카이퍼 벨트(해왕성 궤도 너머의 암석 천체들), 태양 중심 벨트(태양 자기장의 가장자리), 그리고 오르트 구름(지구에서는 거의 보이지 않는 먼 혜성들이 있는 영역)입니다.

카이퍼 벨트

카이퍼 벨트는 태양으로부터 30~50 천문단위(AU) 떨어진 곳에 위치하며(1 AU는 지구와 태양 사이의 거리와 거의 같음), 태양계 내부에서 다른 행성과의 중력 충돌로 인해 튕겨져 나온 소행성과 명왕성 같은 왜행성들로 가득 차 있습니다.

일부 천문학자들은 카이퍼 벨트가 태양계의 가장자리로 간주되어야 한다고 주장합니다. 왜냐하면 카이퍼 벨트는 태양의 원시 행성 원반의 가장자리를 나타내기 때문입니다. 원시 행성 원반은 가스와 먼지로 이루어진 고리이며, 이후 행성, 위성, 소행성으로 발달합니다.

미국 뉴멕시코주 로스앨러모스 국립연구소의 연구원인 댄 라이젠펠드는 "태양계를 태양과 행성만으로 구성된 좁은 의미로 정의한다면, 카이퍼 벨트의 가장자리를 태양계의 가장자리로 볼 수 있을 것"이라고 말했다.

카이퍼 벨트는 태양계를 공전하는 수많은 소행성으로 가득 차 있습니다. 사진: BBC — 카이퍼 벨트는 태양계를 공전하는 수많은 소행성으로 가득 차 있습니다. 사진: *BBC*

하지만 일부 천문학자들은 이러한 정의가 너무 단순하다고 생각합니다. 캘리포니아 공과대학(캘텍)의 전문가인 마이크 브라운은 "실제로는 그렇지 않습니다. 행성이 형성된 이후로 많은 변화가 있었는데, 대부분 바깥쪽으로 이동했습니다."라고 설명합니다.

따라서 카이퍼 벨트가 태양계의 모든 것을 포함하는 것은 아닙니다. 2023년 10월, 카이퍼 벨트 바깥쪽에서 일련의 새로운 천체들이 발견되면서 더 바깥쪽에 "제2의 카이퍼 벨트"가 존재할 가능성이 제기되었습니다. 일부 연구자들은 이 영역의 외곽 경계에 대한 불확실성 때문에 카이퍼 벨트가 태양계의 신뢰할 만한 경계로 적합하지 않다고 주장합니다.

햇볕이 잘 드는 곳

헬리오포즈는 태양의 자기장의 영향을 받는 영역인 헬리오스피어의 바깥쪽 경계입니다. 헬리오포즈 영역에서는 태양에서 방출되는 대전 입자 흐름인 태양풍이 은하수에 있는 별과 다른 천체에서 들어오는 복사 에너지를 밀어낼 만큼 강하지 못합니다.

라이젠펠드는 "보름달 내부의 플라스마는 태양에서 유래하고 보름달 외부의 플라스마는 성간 공간에서 유래하기 때문에 일부 사람들은 보름달을 태양계의 경계로 간주한다"고 말했다. 보름달 외부의 공간은 흔히 "성간 공간"(별들 사이의 공간)이라고도 불린다.

이미 두 대의 우주선이 태양 중심 영역을 통과했습니다. 보이저 1호는 2012년에, 보이저 2호는 2018년에 통과했습니다. 보이저 우주선은 태양 중심 영역을 벗어나자마자 자신들을 향해 다가오는 자기장과 방사선의 종류와 강도 변화를 감지했습니다. 브라운은 이것이 보이저 우주선이 어떤 경계를 넘어섰다는 것을 의미한다고 말했습니다.

하지만 태양권은 구형이 아니라 길쭉한 모양입니다. 따라서 태양 중심설을 이용하여 태양계를 정의하면 왜곡된 체계가 만들어지며, 행성계에 대한 일부 연구자들의 견해와 모순됩니다.

보이저 1호와 보이저 2호 우주선이 우주를 비행하는 모습을 시뮬레이션한 이미지. 사진: NASA/JPL-Caltech — 보이저 1호와 보이저 2호 우주선이 우주를 비행하는 모습을 시뮬레이션한 이미지. 이미지 제공: *NASA/JPL-Caltech*

오르트 구름

NASA에 따르면 오르트 구름은 태양계에서 가장 멀고 넓은 잠재적 경계로, 태양으로부터 약 10만 AU까지 뻗어 있습니다. 라이젠펠드는 "태양계를 태양에 중력적으로 묶인 모든 것으로 정의하는 사람들은 오르트 구름의 가장자리를 태양계의 경계로 간주합니다."라고 말했습니다.

일부 연구자들은 이론적으로 행성계는 한 항성을 공전하는 모든 천체를 포함하기 때문에 오르트 구름이 태양계 경계로 가장 이상적이라고 주장합니다. 그러나 다른 연구자들은 오르트 구름이 성간 공간에 위치하므로 태양에 묶여 있더라도 태양계 밖에 있다고 주장합니다. 더욱이 과학자들은 오르트 구름의 정확한 끝 지점에 대해 확신하지 못하고 있어 카이퍼 벨트보다 신뢰할 수 없는 경계라고 생각합니다.

가장 흔한 경계

세 가지 잠재적 경계 중에서 태양 중심 경계는 연구자들과 NASA가 태양계를 정의하는 데 가장 자주 사용하는 경계입니다. 이는 태양 중심 경계가 가장 식별하기 쉽고, 양쪽의 자기적 특징이 크게 다르기 때문입니다.

하지만 라이젠펠트에 따르면, 태양의 보름달 너머에 있는 모든 것이 '우무아무아'와 같은 거대 우주 암석과 같은 성간 천체일 필요는 없다고 합니다. 그는 "오르트 구름은 행성을 구성하는 물질의 일부이기도 합니다. 따라서 성간 물질이 아니라 태양계 물질을 포함하고 있습니다."라고 말했습니다.

( 라이브 사이언스 에 따르면) 투 타오

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