카이퍼 벨트, 오르트 구름, 혜성

태향을향해 다가오는 혜성

 

1. 카이퍼 벨트

카이퍼 벨트는 해왕성 궤도를 넘어 태양으로부터 약 30 ~ 50AU까지 확장되는 영역으로 태양계 외부의 디스크 모양 영역입니다. 이곳에는 명왕성과 에리스와 같은 왜소행성과 혜성 및 수천수만 개의 작고 얼음이 많은 물체들로 구성되어 있습니다.

카이퍼 벨트로 구성된 물체들은 태양계 초기 큰 행성을 만들고 남은 잔해들로 여겨지며, 이 잔해들에는 암석, 먼지 및 유기 화학물이 혼합되어 있어 태양계가 형성되는 동안 존재했던 조건에 대한 귀중한 정보를 담고 있을 것으로 보고 있습니다.  

1951년 천문학자 제라드 카이퍼가 처음으로 태양에서 아주 멀리 떨어진 거리에 수많은 소천체들이 원반 모양으로 분포한다고 가설을 세웠는데 그 가설은 1990년대 되어서야 최초의 카이퍼 벨트 천체가 발견되면서 증명되었습니다.

지금까지 카이퍼 벨트에서 이와 비슷한 천체들이 200여 개나 더 발견되었습니다.

카이퍼 벨트의 천체가 서로 충돌이나 중력 섭동을 받게 되면 태양계 안쪽으로 들어오기도 하는데, 이것이 단주기 혜성의 기원이 되기도 하고, 반대로 바깥으로 튕겨져나가면 오르트 구름의 구성원이 되기도 합니다.

현재까지 카이퍼 벨트를 탐사한 탐사선은 2006년 NASA에서 발사한 뉴 호라이즌입니다. 이 탐사선은 2015년 명왕성을 통과하면서 카이퍼 벨트를 탐사한 최초의 탐사선이 되었습니다.

 

2. 오르트 구름

오르트 구름은 태양으로부터 약 50,000AU 또는 약 1광년 떨어져 있는 카이퍼 벨트 너머 우리 태양계의 가장 바깥쪽에 존재하는 이론적 공간 영역입니다. 태양으로부터 엄청난 거리에 있고, 관측된 적도 없기 때문에 오르트 구름은 지금까진 이론적으로만 존재하는 공간입니다. 이 공간은 태양계 밖의 가장 가까운 항성인 프록시마 센타우리별 까지 거리의 1/4에 해당하는 엄청난 공간으로 추정됩니다.

1950년 천문학자 얀 오르트가 장주기 혜성의 기원을 설명하는 방법으로 가설을 처음 제시했습니다.

오르트 구름은 혜성과 크기가 작은 암석을 포함하여 수조개의 얼음 물체로 이루어져 있을 것으로 생각되며, 이 물체들은 주로 얼음, 얼어붙은 가스 및 외부 태양계에서 온 기타 물질로 구성되어 있는 것으로 여겨집니다.

과학자들은 이 물체들이 태양의 외곽을 돌면서 서로 부딪치거나 가까운 항성의 인력으로 인해 운동 방향이 바뀌는데, 이때 속도가 빨라지면 태양계 밖으로 나가고, 반대로 속도가 느려지면 태양계의 안쪽까지 들어와 태양의 빛과 열에 의해 기화되면서 기체와 먼지로 에워싸인 혜성이 된다고 보고 있습니다.

오르트 구름의 기원은 약 46억 년 전에 태양 주위에 형성된 원시행성의 나머지 잔해들로 생각됩니다. 처음엔 태양에 가깝게 있었으나 목성과 같은 거대한 가스 행성의 출현으로 중력 상호작용에 의해 긴 타원 궤도나 포물선 궤도로 멀리 밀쳐 냈다는 것입니다.  

 

3. 혜성

혜성은 외부 태양계에서 시작되어 태양 주위의 길쭉한 궤도를 따라 공전하는 얼어붙은 가스, 먼지 및 암석으로 구성되어 있는 소천체입니다. 이러한 구성은 태양계 초기 행성의 구성 요소와 같다고 생각되며, 태양계의 생명기원에 대한 단서를 가지고 있을 수 있습니다. 또한 혜성의 크기는 수백 미터부터 수십 킬로미터까지 매우 다양하며, 주로 카이퍼대와 오르트 구름에 분포하고 있습니다.

혜성에는 핵과 코마의 두 가지 주요 요소가 있습니다. 핵은 혜성의 단단하고 얼음으로 구성돼있으며, 코마는 혜성을 둘러싸고 있는 가스와 먼지 구름입니다. 혜성이 태양에 접근하면 열로 인해 핵의 얼음이 기화되어 태양에서 멀어지는 꼬리를 만드는 것이 특징입니다.

혜성과 소행성은 비슷하게 생각할 수 있으나 대표적인 차이는 주변을 덮고 있는 대기의 존재 유무에 있습니다.

대기는 혜성의 핵을 직접 덮고 있는 부분인 코마와 태양풍에 의해 혜성 뒤 직선 모양으로 뻗은 꼬리로 나뉩니다.

주로 혜성은 2가지 종류로 나뉘는데, 태양으로부터 30 ~ 50AU 내외에 존재하는 카이퍼대를 기원으로 하고 있고, 공전주기가 수십 년 내외로 짧은 단주기 혜성과 10만 AU까지 펼쳐있는 오르트 구름에 존재하며, 200년 이상의 긴 공전주기와 큰 공전궤도 각을 가진 장주기 혜성이 있습니다.

우리 태양계 내에 존재하는 혜성의 수는 대략 1억 개 이상으로 추정되며, 평균적으로 1년에 1개 정도는 태양과의 충돌로 산화되며 사라지고 있습니다.