J. 세상

태양계 9번째 행성 명왕성

제가 배울때만 해도(2006년 이전) 수,금,지,화,목,토,천,해,명 이렇게 명왕성은 태양계의 9번째 행성이였는데요..

우리 아이들이 배우는 지금은 명왕성은 그냥 왜소행성으로 분류되었다고 합니다.

왜그런거지? 하는 의문도 들고 아이들에게 갑자기 명왕성은 빠졌대..그랬더니 왜요? 

음......글쎄..왜일까? 

저는 공부했습니다..

명왕성 (Pluto) 은 카이퍼대(Kuiper belt)에 있는 왜소행성 가운데 하나입니다.

해왕성궤도바깥천체(Trans-neptunian objects; TNOs)중에 가장 밝습니다.

소행성명은 134340명왕성(134340 Pluto)입니다.

1930년 발견된 이래 태양계의 아홉 번째 행성으로 생각되었지만,

1990년대 이후 관측기기의 발달로 이와 비슷한 궤도를 도는 천체들이

여럿 발견되면서 행성 자격에 대한 논란이 불이 붙었습니다.

2006년 국제천문연맹(IAU)은 행성에 관한 새로운 정의에 합의,

이를 만족하지 못하는 명왕성을 왜소행성으로 분류했습니다. 

1. 발견

1930년 미국의 천문학자 클라이드 톰보(Clyde Tombaugh)가 발견했습니다.

이미 1840년대에 천왕성 궤도가 다른 천체(해왕성)의

중력 때문에 미세하게 영향을 받는 다는 사실이 처음 알려졌습니다.

이 계산을 바탕으로 해왕성의 궤도가 예측된 이후

실제로 해왕성이 발견되자 미국 천문학자 퍼시벌 로웰(Percival Lowell)은

해왕성의 궤도에 영향을 미치는 또다른 행성이 있을 것으로 판단하고

이를 찾기 위해 체계적인 관측에 착수했습니다.

로웰이 사망한 뒤 톰보가 명왕성 검출 프로젝트를 이어받아

관측을 지속한 끝에 마침내 1930년 명왕성을 발견해냈습니다.

명왕성은 카이퍼대에서 처음으로 발견된 천체이기도 합니다.

이 행성의 이름은 영국의 베네티아 버니라는 11세 소녀가 제안한 것으로,

로마 신화의 저승의 신 플루토(Pluto)에서 따왔습니다. 

첫 두 글자는 퍼시벌 로웰의 첫 머리글자 PL과 일치하는 이름이며,

명왕성의 천문 기호도 P와 L을 겹쳐놓은 형태로 정해졌습니다. 

2. 크기와 궤도

반지름이 1,151km로 지구 크기의 1/6에 지나지 않습니다.

에리스(Eris)와의 크기 차이는 약2%에 불과해 쌍둥이 왜소행성으로 불리기도 합니다.

명왕성(반지름:1,188 km)은 에리스(반지름:1,163km)보다 크지만 질량은 에리스보다 가볍습니다. 

길쭉한 타원 궤도로 태양을 공전하며,

원일점에 있을때에는 태양으로부터 49.3 AU거리에 있지만, 근일점에서는 29.7 AU로 상당히 가깝습니다.

해왕성은 태양으로부터 평균 30AU 거리에 있으므로,

지구에서 볼 때 명왕성이 해왕성보다 더 까까울 때도 있습니다. 

공전 주기는 약 248년, 자전주기는 약 153시간입니다. 

자전축은 공전궤도면으로부터 57도 기울어져 있으며, 

지구와는 달리 시계방향으로 자전합니다. 

북극에서 내려다 봤을 때 태양이 반시계방향으로 자전하기 때문에

태양계내의 천체들 역시 같은 방향으로 공전, 자전 하는 것이 일반적이지만

예외적으로 금성과 천왕성, 명왕성이 시계방향으로 자전하고 있습니다. 

신기합니다..^^

아래 사진을 보시면 주요 천체의 궤도를 이해하기 쉬우실 겁니다. 

명왕성만 다른행성들과 다르게 타원으로 기울어져 있습니다. 

3. 표면

지구와 같이 주로 암석으로 이루어진 천체로, 질소 얼음이 표면의 98%이상을 뒤덮고 있으며,

메테인, 일산화 탄소, 물 등도 관측된다. 태양계 천체들 가운데 밝기와 색상의 대비가 큰편입니다. 

2~3km 높이의 산과 600km 길이의 협곡, 260km 크기의 충돌구,

1000km 너비의 평원 등 다양한 지형을 찾을 수 있습니다. 

눈에 띄는 밝은 하트 모양의 톰보 지역(Tombaugh Regio)안에는

스푸트니크 평원(Sputnik Planum)이 있는데,

여기에서는 충돌구가 거의 관측되지 않아

상대적으로 최근에 형성된 지형으로 생각됩니다. 

또한 그 아래에는 100km 두께의 지하 바다가 있을 것으로 추청되고 있습니다. 

표면온도는 최저 섭씨 영하 240도에서 최고 섭씨 영하 218도, 

평균 영하 229도 라고 합니다..

4.대기

얇고 희박한 대기가 있습니다. 뉴허라이즌스(New Horizons) 탐사선의 관측 결과에 따르면

대기권의 높이는 약 150km, 표면 기압은 약 10ubar에 해당합니다. 

주성분은 질소이며, 소량의 메테인과 일산화 탄소가 존재합니다. 

중력이 작기 때문에 근일점 부근에서 표면의 얼음이 승화되면서 일시적으로 대기권이 조금 부풀어올랐다가,

원일점을 지나는 동안 낮은 온도 때문에 다시 표면에 얼어붙기를 되풀이 합니다. 

따라서 대기의 조성은 표면과 거의 같습니다. 

대기중의 메테인에 의한 온실 효과 덕분에 표면보다 대기권의 온도가 10도 가량 높습니다. 

그러나 밀도가 낮기 때문에 대기 상층으로 올라갈 수록 온도는 급격히 떨어집니다. 

5. 위성

카론(Charon), 히드라(Hydra), 닉스(Nix), 스틱스(Styx), 케베로스(Keberos)등 다섯 개의 위성이 발견되었습니다. 

그 중 카론은 1978년 발견되었고 명왕성의 절반 크기로, 태양계에서 모행성에 비해 가장 큰 위성입니다. 

이때문에 명왕성의 행성 지위는 위태로워 지기 시작합니다. 

위성인 카론을 관측하면, 이로부터 명왕성의 질량을 확인할 수 있었는데,

측정된 명왕성의 질량은 지구의 0.2%에 불과 했고, 명왕성의 지름은 약 2,370km 으로 

행성으로 보기에는 엄청 작았습니다. 행성이 아닌 달과 비교해도 달이 5배 이상 크다고 알려진것입니다. 

게다가 위성 카론과의 질량비가 8.5대 1 이어서 질량 중심이 명왕성 내부가 아니라 명왕성과 카론

사이 우주공간에 존재하기 때문에 카론이 명왕성 주위를 돌기만 하는게 아니라

명왕성도 같이 공전한다는것을 알수 있습니다. 

문제가 되는 것은 '질량 중심이 명왕성 밖에 있다'라는 것인데,

이때문에 명왕성-카론을 행성과 위성 관계로 볼것이냐, 

아니면 이중 행성으로 볼것이냐 라는 논란도 발생했습니다. 

참고로, 지구와 달의 질량 중심은 지구 중심에서 4700km정도에 위치합니다. 지구 반지름이 6400km이므로 

질량 중심은 행성 안에 있고, 달은 명백하게 지구의 위성이 되는 것입니다. 

아래 사진으로 보니 확실히 명왕성의 위성치고는 카론이 명왕성과 크기가 비슷하다고 생각 되네요.

결과적으로 카론이 발견됨에 따라, 명왕성의 크기와 질량이 파악되었고, 

명왕성-카론의 관계도 문제가 되는 등 모든 논란의 불씨가 된것입니다. 

그렇다면 국제천문연맹(IAU)의 행성의 분류 조건은 무엇일까요?

1. 태양을 공전해야 하며,

2. 구의 형태를 유지하면서 충분한 질량과 중력을 갖고 있어야 하며,

3. 궤도 상에 지배적 역할을 하는 다른 천체가 없어야 합니다.

결국, 국제천문연맹은 2006년 모임에서 명왕성과 에리스 그리고 다른 카에퍼 벨트 천체들의 

행성으로서의 지위를 투표로 결정하는 특별 회의를 열게 되었고,

결과는 명왕성은 행성이 아니라 왜소행성(dwarf planet)이 되었습니다. 

명왕성은 1,2번은 부합하지만 3번에 부합하지 않는 다는 의견이 많았기 때문입니다. 

그 후 왜소행성들 가운데 해왕성보다 멀리 있으며 절대등급이 1보다 밝은 것을 

명왕성형천체(Plutoids)로 세분하게 되었습니다. 

왜소행성으로 분류된 다섯 천체 중 소행성대에 위치하는 세레스(Ceres)를 제외한 명왕성, 

에리스, 마케마케(Makemake), 하우메아(Haumea)가 모두 명왕성형천체에 속합니다.

 앞으로 태양계에서 더 많은 왜소행성들이 발견될 것으로 예상할 수 있습니다. 

결국 명왕성형천체인지의 여부를 가리는 것은 , 그 생성시기, 구성성분을 포함한

물리적, 화학적 특성을 자연스럽게 구분하는 잣대가 될지도 모릅니다. 

명왕성을 탐사했던 뉴호라이즌스호의 관측결과에 따르면 구름이 있는 다층성 대기를 갖고 있었고,

표면엔 얼음산을 비롯해 고대 호수가 있었던 흔적들이 발견되었다고 합니다. 

이러한 흔적들을 바탕으로 연구진은 이러한 명왕성을 왜소행성으로 강등시킬 수 없다며

'왠만한 질량을 갖고 있어 자체 중력만으로도 둥근 구의 모양을 하고 있다면 모두 행성으로 

봐야 한다는 뜻'의 새로운 행성 기준을 발표하였지만,

이 기준을 따르게 된다면 명왕성 뿐만 아니라 토성의 위성인 타이탄, 지구의 위성인 달까지

행성의 지위를 얻게 되는 셈이여서 천문학계에서는 

별 반응이 없다고 합니다..

결국 2006년 이후 여전히 명왕성은 태양계의 9번째 행성이 아닌,

왜소행성의 하나로 분류되고 있습니다. 

안주는 거 보다 줬다가 뺐는게 제일 나쁘다고 하는데

명왕성을 발견한 분들이나 연구하는 분들은 얼마나 속상할지 알것도 같습니다. 

출처: 네이버지식백과_천문학 백과, 나무위키, 구글