[아하! 우주] NASA 뉴허라이즌스가 밝히는 ‘울티마 툴레’의 미스터리

인류가 탐사한 가장 먼거리 천체 ‘울티마 툴레’의 미스터리가 하나씩 풀리고 있다.

2015년 7월 명왕성을 방문한 미국항공우주국(NASA)의 심(深)우주탐사선 뉴허라이즌스가 3년반 동안 16억㎞(11AU)를 더 날아 카이퍼벨트의 울티마 툴레에 도착한 것은 2019년 새해를 알리는 종이 친 직후였다. 울티마 툴레는 ‘알려진 세계를 넘어서’라는 의미의 중세시대 용어로 공식 이름은 ‘2014 MU69’다.

뉴허라이즌스가 초기에 보내온 데이터에 의하면, 지구로부터 지구-태양 간 거리의 44배인 65억㎞나 떨어져 있는 카이퍼벨트의 소행성 울티마 툴레는 처음에는 눈사람 모양으로 파악됐다. 이는 두 천체가 충돌로 인해 눈사람 모양으로 붙은 것으로, 큰 것은 울티마, 작은 것은 툴레로 각각 명명됐다. 그러나 뉴허라이즌스가 플라이바이 직후 찍은 영상을 분석해본 결과, 울티마 툴레가 구형보다는 납작한 팬케이크처럼 편평한 모양임이 밝혀졌으며, 크기는 35x15㎞, 폭 15㎞임을 알아냈다. 울티마는 19.5㎞, 툴레는 14.2㎞이다.

이처럼 NASA 과학자들은 뉴허라이즌스의 데이터로 울티마 툴레의 퍼즐을 하나씩 풀어가면서 태양계 형성기의 진화와 조성 그리고 지질학을 배우고 있는 중이다.

이제껏 밝혀진 바에 따르면, 울티마 툴레는 의심의 여지가 없이 인류가 최초로 탐사한 연성(連星)이다. 이 천체의 접근 사진은 눈사람 같은 이상한 형태를 보여줬지만, 최근접 촬영된 이미지를 분석해본 결과, 뉴허라이즌스는 울티마 툴레로부터 불과 3,500㎞ 거리 이내까지 접근했다. 이 소행성은 놀랄만큼 특이한 형태를 하고 있는 것이 드러났다. 울티마 툴레는 크고 납작한 판형(울티마)에 작고 둥근 판형(툴레)이 연결된 형태로 이뤄져 있다.​

이런 특이한 형태는 과학자들에게 커다란 놀라움을 안겨줬다. 미국 콜로라도주(州) 볼더에 있는 사우스웨스트연구소(SwRI)의 앨런 스턴 뉴허라이즌스 수석연구원은 “우리는 태양계 어디서도 이런 형태의 천체를 본 적이 없다”고 밝히면서 “이 발견은 행성을 형성하는 벽돌인 미행성이 어떻게 만들어지는지를 보여주는 것으로, 우리 행성과학자들을 행성 연구의 원점으로 되돌려보내는 사건”이라고 논평했다.

울티마 툴레는 원시 태양계의 물질이 완벽하게 보존돼 있는 천체로, 태양계가 탄생될 때 행성들이 어떻게 형성됐는가를 뚜렷이 보여주고 있다. 울티마와 툴레는 처음에는 분리된 소행성으로 카이퍼벨트에 있는 다른 연성계처럼 서로의 둘레를 공전하고 있었을 것이며, 무엇인가의 힘에 의해 ‘부드러운’ 합체를 이뤘을 것으로 과학자들은 보고 있다.

“이 같은 추론은 우리 태양계의 형성에 대한 일반적인 이론에 부합되는 것”이라고 설명하는 미국 워싱턴대학의 윌리엄 매키넌 뉴허라이즌스 공동연구자는 “울티마 툴레의 상호 공전 모멘텀이 대부분 소실된 나머지 두 천체가 이처럼 합병하게 된 것”이라고 밝혔다. 그 합병의 증거는 울티마 툴레의 연결부인 목 부분에 증거를 남기고 있다.

뉴허라이즌스 과학자들은 울티마 툴레의 표면에서 메탄올, 물얼음 그리고 다른 유기 분자의 증거를 발견했다. 이 같은 발견은 과학자들에게 원시 태양계 천체 연구에 커다란 기회를 줄 것으로고 기대되고 있다.

울티마 툴레의 데이터 전송은 아직까지 계속되고 있으며, 2020년 여름이 돼야 모든 데이터 전송이 끝날 것으로 보인다. 현재 뉴허라이즌스는 여전히 카이퍼벨트 지역을 여행하고 있으며, 카이퍼 벨트 천체들에 대한 관측을 계속하는 한편, 카이퍼벨트 우주먼지 환경과 하전입자 방사선 지도를 작성하고 있다.

​2019년 4월 현재, 뉴허라이즌스는 지구에서 약 66억㎞(44AU) 떨어진 지점에서 초속 14.7㎞로 궁수자리 방향으로 항해하고 있는 중이다. 이는 빛이 6시간 달려야 하는 거리로, 지구와 교신을 주고받는 데 12시간이 걸리는 거리이다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com