[아하! 우주] 태양계 끝서 온 손님…오르트 구름 출신 거대 혜성의 비밀

2014년 천문학자 페드로 베르나디넬리와 게리 번스타인은 태양에서 43억㎞ 떨어진 지점에서 2014 UN271이라는 새로운 천체를 발견했다. 지름이 100~370㎞ 정도 크기의 큰 얼음 천체로 처음에는 태양계 외곽의 소행성으로 생각되었으나 이후 공전 궤도를 확인한 결과 오르트 구름(Oort Cloud)에서 유래한 천체라는 사실이 확인됐다.

오르트 구름은 지구-태양 거리(AU)의 2000배에서 20만 배 사이 거리에 있는 얼음 천체들의 모임으로 장주기 혜성의 고향으로 생각되고 있다. 따라서 2014 UN271 역시 소행성이 아니라 사실 혜성일 가능성이 컸는데, 이후 관측에서 실제 혜성같이 물질 증발이 확인되어 'C/2014 UN271 베르나디넬리-번스타인'(Bernardinelli-Bernstein) 혜성으로 명명됐다.

지난달 남아프리카 공화국에 있는 라스 컴브레스 관측소는 태양에서 19AU(약 28.5억㎞) 떨어진 지점까지 진입한 베르나디넬리-번스타인 혜성 주변의 구름을 확인했다.(사진) 이는 이렇게 먼 거리에서도 혜성의 물질이 증발하거나 기화해서 주변으로 물질을 내뿜고 있다는 이야기다. 사실 천문학자들은 태양에서 23.5AU(36억㎞) 거리에서도 혜성 활동을 의심할 만한 모습을 포착했으나 이번에 확실한 증거를 확보했다. 현재 이 혜성은 태양에서 거리가 멀기 때문에 표면 온도가 낮아 방출되는 물질은 주로 낮은 온도에서 기화되는 일산화탄소나 이산화탄소로 추정된다. 과학자들이 베르나디넬리–번스타인 혜성에 주목하는 이유는 오르트 구름에서 큰 변화 없이 태양계 안쪽으로 진입할 뿐 아니라 공전 궤도가 매우 길어서 지구에서 관측할 시간이 충분하기 때문이다. 이 혜성은 2031년에야 태양에서 가장 가까운 지점(원일점)으로 접근한다. 지금부터 계산해도 앞으로 10년 동안 더 가까워질 테니 거대 혜성의 모습을 여유 있게 관측할 수 있다.

현재 공전 궤도를 토대로 과거 혜성의 위치를 추정해보면 베르나디넬리–번스타인 혜성은 150만 년 전 태양에서 4만AU(0.6광년) 떨어진 장소에서 태양계 안쪽으로 진입한 것으로 보인다. 원일점을 지난 이후에는 태양과 다른 행성의 중력에 의해 궤도가 크게 변해 앞으로 5.4만AU(0.9광년) 떨어진 지점까지 멀어진 후 다시 태양계에 진입한다. 다시 태양에 가까워지는 시기는 450만 년 이후로 지금이 엄청나게 긴 주기를 지닌 거대 혜성을 비교적 가까운 거리에서 관측할 유일한 기회인 셈이다.

다만 아쉽게도 베르나디넬리–번스타인 혜성의 원일점은 10.95AU(16.5억㎞, 대략 토성 궤도 정도)로 비교적 태양에서 먼 편이다. 지구에서도 15억㎞이내로는 접근하지 않는다. 따라서 지구에서 혜성쇼를 보기도 어렵고 직접 탐사선을 보내 근접 관측하기도 힘들다. 그래도 강력한 망원경을 지닌 과학자들에게는 귀한 관측 기회다.

오르트 구름에는 베라나디넬리–번스타인 혜성처럼 거대한 얼음 천체가 수백만 개나 있는 것으로 추정된다. 하지만 거리가 너무 멀기 때문에 망원경으로 관측하거나 직접 탐사선을 보내기가 어렵다. 이 혜성이 과학자들에게 태양계 끝자락에서 온 귀한 손님인 이유다. 앞으로 이 귀한 손님에게 어떤 이야기를 들을 수 있을지 궁금하다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com