명왕성, 태양계 퇴출. 수금지화목토천해

■ 명왕성, 태양계 퇴출. 수금지화목토천해

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● 2006.08월 국제천문연합회의, 새 행성 정의 결정

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명왕성이 태양 주위를 도는 행성(行星) 명단에서 퇴출됐다. 국제천문연맹은 2006년 08년 24일 저녁 체코 프라하에서 총회를 갖고, 명왕성을 기존 9개의 행성 목록에서 퇴출시키기로 결정했다. 이에 따라 태양계 행성은 수성부터 해왕성까지 8개만 남게 됐다.

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★ 태양계 행성(行星)을 설명하는 데 있어, ‘태양 주변을 도는 구(球) 모양의 천체’ 라는 당초 개념 외에 ‘공전 궤도 근처에 있는 천체 가운데 압도적인 천체’ 라는 항목 등을 추가한 것이다. 이로 인해 당초 행성에 포함될 뻔했던 케레스(Ceres). 카론(Charon). 2003UB313’ 등은 물론 명왕성(Pluto)까지도 행성에서 제외됐다. 화성과 목성 사이에 위치한 케레스(Ceres)는 인근 행성에 비해 상당히 크기가 작다. 카론(Charon). 2003UB313. 명왕성(Pluto) 역시 인근 해왕성 보다 작다.

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★ 70여년 간의 “명왕성 논란”에 종지부가 찍어졌다. 태양계 행성(行星) 문제는 국제 천문학계에서 수십 년간 계속돼 온 핫이슈이다. 명왕성(Pluto)이 첫 발견된 1930년부터 일부 천문학자들 사이에선 “명왕성이 행성이 아닌 소행성(小行星)에 불과하다”는 주장이 제기돼왔다. 특히, 명왕성 인근에서 발견된 ‘2003UB313’이 2005년 명왕성 보다 더 큰 것으로 확인되자, 이 지적은 더욱 거세졌고, 결국 IAU가 올해 총회에서 행성 개념을 다시 규정하기로 한 것이다.

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국제천문연맹은 행성(行星)의 새로운 개념에 대해 논의한 결과, 논란을 빚던 명왕성(Pluto)과 3개의 천체를 태양계 행성으로 인정하지 않기로 했다고 밝혔다. 논란을 빚어 온 3개의 천체는 화성과 목성 사이의 '케레스(Ceres)'와 명왕성 주변의 '카론(Charon)' '제나(Xena)' 등이다. 태양계의 행성 논란은 명왕성 때문에 시작됐다. 명왕성이 다른 행성들과는 달리 태양을 도는 공전 궤도가 불규칙하고 크기도 달(moon) 보다 작아 행성이 아니라 소행성이라는 주장이 끊이지 않았기 때문이다. "명왕성은 70년 동안 행성으로 인정됐지만, 다른 행성과 많이 다르다."

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2003년, 명왕성 보다 더 크고, 명왕성 보다 멀리 떨어진 곳에서 태양을 공전하고 있는 행성 후보 '제나(Xena)'가 발견한 이후, 행성(行星)의 정의에 관한 논쟁은 더욱 활발해졌다. 2006년 08월 24일, 체코 프라하에서 개최된 국제천문학연맹(IAU) 회의에서는 '행성'(行星)의 정의를 분명히 한 것이다. 이는 1990년대 중반 이후, 170여개가 발견 된 외계 행성(Extrasolar Planets)의 구분을 위해서도 절실한 문제이다.

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● 명왕성(Pluto)은 지구의 위성인 달(moon) 보다 작다.

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현재, 태양계 마지막 행성(行星)이자 가장 작은 행성인 명왕성(Pluto)은 대부분 얼음으로 이루어졌고, 다른 행성의 궤도에 비해 많이 기울고 찌그러진 타원형 궤도를 도는 독특한 행성이다. 명왕성(지름 약 2300㎞)은 지구의 위성인 달(지름 약 3400㎞) 보다 작다. 천문학자들은 해왕성 바깥 궤도에 위치한 작은 천체들의 밀집장 소인 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)에 명왕성(Pluto)과 제나(Xena)가 있다.

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제나(Xena)는 2003년 미국 캘리포니아 공대의 마이클 브라운 교수가 허블 우주 망원경 관측 결과 명왕성 보다 약간 크고 달 보다는 작은 천체가 명왕성 보다 더 멀리서 공전하고 있는 것을 발견하고, 이 천체에 제나(Xena)라고 이름을 붙였다. 제나(Xena)도 카이퍼 벨트에 속하고, 명왕성(Pluto)과 거의 비슷한 특성을 지니고 있다.

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그리고, '카론(Charon)'은 그동안 명왕성(Pluto)의 위성으로 인식되어 왔다. 1978년 발견된 카론(Charon)은 명왕성의 위성으로 여겨져 그리스 신화에서 저승의 신(神)인 ‘플루토(Pluto·명왕성)’로 인도하는 뱃사공의 이름이 붙여졌다. 국제천문연맹은 제나(Xena). 카론(Charon)를 ‘명왕성과 비슷한 천체’란 뜻의 ‘플루톤(pluton)’으로 명명했다. 한편, 소행성인 케레스(Ceres)는 1801년 처음 발견된 이래, 줄곧 화성과 목성 사이의 소행성으로 분류돼왔다.

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● 명왕성(Pluto) 발견의 역사와 탐사

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태양계의 막내인 명왕성은 가장 최근인 1930년에야 발견되었다. 천왕성의 불규칙한 운동으로 인해 해왕성이 발견되었지만, 여전히 천왕성의 궤도에는 설명할 수 없는 불규칙한 움직임이 나타나고, 해왕성의 궤도에서도 그러한 움직임이 관측되었다. 그 원인으로 로웰(Lowell)은 해왕성 바깥 궤도에 새로운 행성의 존재를 가정하고 그 위치를 계산하는 한편 새 행성을 찾기 시작하였다. 로웰의 뒤를 이어 이 일을 계속한 사람은 톰보(ombaugh)인데, 톰보는 태양이 지나가는 길인 황도를 따라서 하늘 사진을 연속적으로 찍어 나갔다. 톰보는 새 행성은 해왕성보다도 더 먼 곳에 있으므로 망원경으로도 다른 별들과 거의 구별이 없으리라고 생각하여 2-3일 간격으로 같은 장소에 사진을 찍어서 그 동안에 움직인 별이 없는지를 점멸 비교계라고 불리는 기계를 이용하여 조사해 나갔다. 마침내, 톰보는 새로운 행성을 찾아낼 수 있었는데, 그 행성은 매우 작고 어두운(15등급) 행성이었다. 이 소식은 곧 전 세계에 알려져 많은 천문대에서 재확인되었고, 명왕성(Pluto)으로 명명되었다.

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명왕성은 해왕성 보다 평균 1.3배 먼 거리에서 황도면에 대해 17도나 기울어진 궤도로 타원형으로 돌고 있어서 더욱 찾기가 어려웠었다. 1977년 발사된 외행성 탐사선인 보이저(Voyager) 2호도 명왕성을 탐사하지는 못하였는데, 그것은 명왕성이 너무 멀리 떨어져 있었을 뿐 아니라 명왕성의 공전 궤도면이 크게 기울어져 있어서 직접 접근하기가 어려웠기 때문이었다. 명왕성을 탐사하기 위해서는 탐사기가 명왕성에 직접 접근하는 것이 필요하다. 하지만, 탐사선이 명왕성에 접근하는 데는 10년이 넘게 걸리므로 다른 행성 탐사에 비해 더 오랜 인내를 필요로 하고 있다. 미 항공우주국에서는 2001년에 명왕성 특급(Pluto Express)을 발사하여 2013년에 명왕성에 15,000km까지 접근하여 탐사할 계획을 세웠지만, 이 계획은 예산 관계로 취소된 바 있다.

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● 명왕성(Pluto)의 개관 및 특징

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명왕성은 태양으로부터 평균 60억km(39.5AU)의 거리에서 약 250년이라는 공전 주기로 돌고 있다. 명왕성은 행성 중에 그것의 공전 궤도 거리가 가까울 때는 44억 4,000만km, 가장 멀 때는 73억 9,000만km로 멀어진다. 이 때문에 명왕성은 해왕성 보다 먼 궤도를 돌다가도 어떤 때는 해왕성 보다 더 안쪽 궤도를 돈다. 명왕성의 공전 주기는 248년인데, 이 중에 20년 정도는 해왕성 안쪽에 머물러 있는 것이다. 1979년부터 1999년까지의 20년이 명왕성이 해왕성 보다 지구에게 가까이 다가오는 시기이다. 공전 궤도가 타원형이라는 사실과 함께 우리의 관심을 끄는 것은 명왕성의 공전면이 지구의 공전면과 17도나 기울어져 있다는 점이다. 태양계의 거의 모든 행성이 지구의 공전면과 거의 나란한 공전면을 운동하는 것과는 달리 명왕성의 공전면이 이렇게 커다란 각도를 이루는 것은 쉽게 이해하기 어렵다.

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아직까지 명왕성을 탐사한 탐사선은 없었기 때문에 명왕성에 대한 정보는 전적으로 지구에서의 관측에 의존하고 있다. 하지만, 지구에서 15등급으로 매우 어둡게 보이는 작은 명왕성을 자세히 관측하는 것은 매우 힘든 일이다. 명왕성은 행성 중 가장 작아서 반경은 지구의 5/1에 불과하고, 질량은 달의 6/1에 불과하다. 따라서, 명왕성은 크기나 질량. 궤도 등을 감안하면, 행성이라기보다 커다란 소행성 또는 행성의 인력권에서 벗어난 위성이라고도 생각된다. 실제로 명왕성의 중력은 너무 작아서 해왕성이나 천왕성의 궤도에 큰 영향을 주지 못하는 것으로 밝혀졌으므로 천왕성이나 해왕성 궤도 불안정의 원인을 다른 곳에서 찾아야 할 것이다.

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● 명왕성(Pluto)의 표면과 대기

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명왕성은 행성 중 가장 멀리 떨어져 있어 태양의 혜택을 거의 받지 못하는 가장 춥고 어두운 세계이다. 명왕성의 내부는 암석과 얼음으로 구성되어 있다고 생각된다. 분광기를 이용하여 적외선 관측을 해 보면, 명왕성의 표면은 얼음으로 덮여있음을 알 수 있다. 이 얼음의 대부분은 햇빛을 받아 붉게 빛나는 얼음 상태의 메탄이지만, 물과 암모니아도 존재하는 것으로 추정된다. 그리고, 명왕성의 표면에는 질소, 메탄, 암모니아, 일산화탄소 등이 서리가 되어내려 쌓이고 있다고 여겨진다. 명왕성 대기의 주성분은 질소이고, 이 밖에 지구의 1만 분의 1 기압 정도의 엷은 메탄 대기가 있다고 여겨진다. 명왕성의 표면 온도는 -230~-210도의 극저온으로 모든 것은 얼어붙어 있고, 분자들도 운동을 멈춘 상태일 것으로 생각된다. 명왕성을 얼어붙은 기체 덩어리라고 주장하는 사람들도 있다.

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● 명왕성(Pluto)의 위성 카론(Charon)

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명왕성도 행성을 거느리고 있음이 밝혀졌다. 명왕성의 위성 카론(Charon)은 명왕성에서 불과 19,640km 밖에 안 떨어져 있어서 지구에서 볼 때는 명왕성과 하나로 보이기 때문에 최근인 1978년에야 발견되었다. 미국 로웰(Lowell) 천문대의 크리스티(Christie)가 미국 해군 천문대에서 촬영한 사진에서 이 위성을 발견하였는데 카론(Charon)이라 명명되었다. 명왕성의 위성은 명왕성 지름에 반이나 되는 큰 위성으로 질량비(7:1)는 태양계 내에서 가장 큰 것이다. 명왕성의 위성 카론(Charon)은 그 크기로 미루어 위성이라기보다 형제 행성에 가깝다고 하겠다. 명왕성은 거리가 너무 먼 탓에 자세한 정보를 얻기가 어려웠지만, 위성이 발견됨으로써 위성의 운동 양상이나 명왕성과의 엄폐 현상을 관찰하여 명왕성에 대해서 많은 것들을 알 수 있게 되었다. 특히, 1985년에서 1987년 사이에 일어난 명왕성(Pluto)과 카론(Charon) 간에 엄폐 현상 관측 대문에 두 천체의 크기가 정확하게 구해졌다. 명왕성의 반지름은 1,142km이며, 카론의 반지름은 596km임이 밝혀졌다.

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또한, 질량도 계산되었는데, 명왕성(Pluto)의 질량은 지구 질량의 약 500분의 1정도이고, 카론(Charon)의 질량은 지구 질량의 약 10,000분의 3정도인 것으로 알려졌다. 명왕성과 카론의 질량은 모두 합해도 달의 질량보다도 훨씬 작다. 카론은 명왕성에서 약 1만 9천 km라는 가까운 위치에서 6.387일을 주기로 명왕성 주위를 공전하고 있다. 카론(Charon)의 공전 궤도면은 명왕성(Pluto)의 적도면과 동일하다고 여겨지므로, 명왕성의 자전축은 명왕성의 공전면에 대해 118도 기울어져 있어서 거의 천왕성처럼 누워 자전하는 것으로 보인다. 명왕성과 카론은 서로 마주보고 동주기 자전을 하고 있다. 명왕성(Pluto)에서 보면, 카론(Charon)의 크기는 달의 5배 정도 크기로 보인다. 카론은 그것의 공전 주기 6.387일에 차고 기우는데, 만월이 되었을 때의 밝기는 거의 지구상의 반달 정도의 밝기가 된다. 최근에 이루어진 허블 망원경에 관측 결과는 카론이 명왕성 보다 더 푸르다는 것을 보여주고 있어서 표면 조성과 구조가 서로 다른 것으로 추측된다. 명왕성(Pluto)의 표면은 메탄이 언 얼음으로 뒤덮여 있고, 엷은 대기가 있는 것으로 짐작되지만, 카론(Charon)은 명왕성과는 달리 물이 언 얼음으로 덮여 있는 것으로 보인다.

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