[아하! 우주] 태양계 끝 어둠 속에 ‘제9 행성’은 정말 존재하나?

천문학의 대중화를 위해 다양한 활동을 펼치고 있는 미국 천문학자 폴 M. 셔터 박사가 제9 행성의 탐색 상황에 대해 16일 스페이스닷컴에 기고한 칼럼을 소개한다.

지난 몇 년간, 태양계의 가장 바깥쪽 변두리에 새로운 행성이 있을 가능성은 과학자들과 일반인들 모두를 놀라게 했다. 그러나 수년간의 연구와 탐색 끝에도 천문학자들은 그 영역에서 새로운 행성을 발견하는 데 실패했다.

과학자들은 지난 수십 년 동안 해왕성 궤도 너머의 태양계의 영역을 연구해 왔지만, 천문학에 있어 이 과제는 무척 어려운 숙제이다. 사냥감은 매우 작을 뿐만 아니라 엄청 먼 곳에 있다. 이것이 문제 해결을 어렵게 만들고 있다.

1930년에 운좋게 발견된 명왕성 외에, 해왕성 너머 태양계 형성기서 얼어붙은 잔해들로 이루어진 카이퍼 벨트에서 최초로 천체를 발견한 1992년까지 외부 태양계에 대한 천문학자들의 이해는 거의 백지 상태였다. 그 이후로, 연구자들은 카이퍼 벨트 속에서 그러한 천체들을 수천 개 발견하고 분류작업을 계속해왔다. 그들은 ‘해왕성 궤도 너머 가장 먼 천체'(eTNO) 무리를 집중적으로 조사하기 시작했다. 2003년 천문학자들은 아마도 가장 이상한 eTNO에 속하는 세드나(Sedna)를 발견했다. 세드나는 명왕성 크기의 약 절반이지만 참으로 기묘한 궤도를 도는 천체다. 1만1000년 동안(기록된 인류 역사의 2배) 세드나는 76AU(1AU는 태양-지구 간의 거리)에서 900AU 이상 날아간 뒤 다시 돌아왔다.

세드나의 궤도는 너무 이상해서 설명이 필요하다. 거의 행성 크기의 세드나가 어떻게 태양계에서 완전히 방출되지 않은 채 그 같이 분리된 궤도를 유지할 수 있을까? 이는 세드나를 끈으로 묶어놓은 다른 것이 있다고 해석할 수밖에 없는 것이다. 최근 두 집단의 천문학자 팀이 다른 이상한 eTNO를 발견하기 시작했다. 즉, 비슷한 궤도를 가진 6개의 물체로 이루어진 그룹은 거의 같은 곡률의 타원 궤도를 가졌으며 그 타원들은 모여 있다. 이는 분명 특이한 현상이다. 우연히 이런 종류의 궤도들이 생겼을 리는 없기 때문이다. 천문학자들이 내놓은 가장 좋은 설명은 새로운 행성인 제9 행성이 그 같은 궤도를 만들고 양치기하듯이 몰아가고 있다는 것이다. 천왕성의 이상한 궤도를 연구하다가 해왕성을 발견한 것이 그 선례라 할 수 있다. 그래서 해왕성은 종이와 연필로 발견한 행성이라는 평을 들었다.

어쨌든 그 후로 밀집한 궤도에서 그 같은 eTNO들이 더 많이 발견되었다. 그러나 제9 행성의 문제가 화제가 된 후로는 그 같은 천체들이 더 이상 발견되지 않았다. 만약 제9 행성이 존재한다면 그것은 지극히 작을 뿐 아니라 아주 먼 곳에 있을 것인 만큼 발견하기가 쉽지는 않을 것이다. 만약 발견된다면 그것은 천문학사에 한 획을 긋는 사건이 될 것이다.

일부 천문학자들은 ‘특별한 eTNO’가 그렇게 특별하지 않다고 주장한다. 만약 의도적인 관측을 수행한다면 그 같은 기묘한 궤도를 가진 eTNO를 발견할 가능성이 높다는 것이다. 이는 곧, 이러한 eTNO가 외부 태양계의 신비한 존재에 의해 양치기되고 있지 않다는 뜻이다.

또한 현재 이해하고있는 태양계의 형성으로 9번째 행성의 존재를 예측한다는 것은 어렵다. 제9 행성의 존재에 대한 확실한 증거가 없다면, 천문학 공동체는 외부 태양계에 있는 몇몇 얼음 덩어리의 기묘한 움직임으로 흔들리지는 않을 것이다. 그래서 지금은 새로운 행성에 대한 탐색이 계속되고 있다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com