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- 시가 모양 물체, 질소 얼음 덩어리 얼음행성에서 나왔을 것
- 오무아무아의 기원은 태양으로부터 6,500~9,700광년 떨어진 은하수의 페르세우스 팔

오무아무아Oumuamua : 외계 명왕성의 조각?
시가 모양의 물체는 질소 얼음으로 만들어지고 얼음 행성에서 나올 수 있다.

얼음 조각 :
천문학자들이 성간 천체 'Oumuamua'의 기원에 대한 새로운 가설을 내놓았다.
이것은 명왕성과 같은 태양 외 얼음 행성의 조각일 수 있다. 천체의 일부 특징은 명왕성과 마찬가지로 주로 질소 얼음으로 구성되어 있음을 암시하기 때문이다.
그 모양은 Oumuamua가 외계 행성계에서 온 얼음 행성 조각임을 암시한다.  

▲ 이것은 성간 물체 오무아무아Oumuamua가 원래는 이렇게 생겼을 것이다. 지금의 시가 모양의 물체가 아닌 둥근 원반 모양 © William Hartmann

2017년 10월 19일, 천문학자들은 ‘Oumuamua’라는 빠른 속도로 우리 태양계를 통해 날아가는 성간 물체를 발견했다. 이 물체의 궤도와 속도는 이 100~400m 길이의 시가 모양의 물체가 외계 행성계에서 나왔음을 암시한다. 그것이 태양 외 혜성이든, 소행성이든, 아마도 파편이든 여전히 논란의 여지가 있다.

"Oumumamua는 여러 면에서 혜성과 닮았지만 다른 면에서는 너무 이상해서 그 본질이 신비로 남아있었다"고 Arizona State University의 스티븐 데쉬(Steven Desch)가 말했다.
혜성의 전형적인 꼬리는 사라졌고 그 구성은 알려지지 않았다.
왜냐하면 Oumuamua가 발견됐을 때 이미 우리에게서 너무 멀리 떨어져 있었기 때문이다.
얼음이나 돌이 많은 바위인지 더 판단할 수 없었다.

Oumuamua는 무엇으로 만들어졌을까?

Desch와 그의 동료 알란 잭슨(Alan Jackson)은 "가장 큰 비밀은 그 구성과 그와 관련된 비중력 가속도"라고 설명했다. Oumuamua의 궤적은 그가 태양계를 통과하는 동안 가스나 다른 힘의 추방에 의해 쉽게 산만해졌음을 나타내기 때문이다. 이 출력은 혜성의 출력보다 훨씬 약하지만 일반 소행성에는 너무 강하다.

Desch와 Jackson은 이제 천체에서 발생하는 어떤 유형의 얼음이 'Oumuamua'의 외부 특성과 비행 행동을 설명 할 수 있는지 체계적으로 확인했다. 여기에는 냉동 수소, 네온, 산소, 암모니아 및 메탄, 일산화탄소 및 이산화탄소 얼음, 질소 얼음 및 물 얼음이 포함된다.

▲ 성간 물체 Oumuamua-소행성인가 혜성인가? © ESO / M. Kommesser

질소 얼음 덩어리?

그 결과, 연구원들이 발견한 바와 같이 이러한 유형의 얼음의 대부분이 제거됐다.
예를 들어, 물 얼음과 이산화탄소 얼음은 Oumuamua가 태양계를 통과할 때 가스를 너무 많이 배출하지 않으므로 궤적의 미묘한 추가 왜곡을 설명할 수 없다. 얼어붙은 네온과 수소 얼음은 덩어리에 충분한 추력을 제공하지만 알베도와 일치하지 않으며 거의 ​​순수한 형태로 발생하지 않는다.

수소 얼음은 또한 너무 높은 승화 온도를 가지고 있다.
수소 얼음 덩어리는 성간 조건에서 오래 살아남지 못했을 것이다.
그리고 얼어붙은 메탄과 일산화탄소는 지금까지 얼음이 많은 천체의 혼합물로만 알려져 있지만 과학자들이 설명하는 것처럼 주성분으로는 결코 알려져 있지 않다. 

이것은 한 가지 유형의 얼음을 남긴다.

명왕성과 같은 표면 화학

"우리는 질소 얼음을 Oumuamua의 구성에 대한 가장 가능성이 높은 후보로 확인했다“고 Desch와 Jackson은 주장한다. 얼어붙은 질소는 알베도와 가스 방출 정도 모두에서 망원경 관측과 일치할 것이라고 그들은 말했다. 또한 이 얼음은 알려진 여러 천체에서 많은 비율로 발생한다. 명왕성과 해왕성의 위성 트리톤(Triton)의 표면은 거의 전적으로 질소 얼음으로 구성돼 있다.

명왕성과 유사하게, 얼음 성분은 오무아무아의 표면색이 왜 붉은지를 설명할 수 있다 : "명왕성의 질소 얼음에서 일반적으로 발견되는 메탄 얼음의 흔적은 빛에 노출될 때 톨린*(Tholin)에 반응한다"고 연구원들은 말했다.

이 복잡한 유기 분자는 명왕성과 카론의 일부에 붉은색을 주며 성간 덩어리 '오무아무아'도
이런 방식으로 색을 얻을 수 있다.

▲ 486958 Arrokoth의 izons 색상 합성 이미지는 표면에 톨린으로 붉은 색을 보여준다. NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Roman Tkachenko.

*톨린Tholin(고대 그리스어: θολός 톨로스, 진흙을 뜻하는 그리스어에서 유래)은 탄소, 질소 및 수소로 구성된 복잡한 유기 분자의 적갈색 혼합물을 의미하며, UV 복사 및 태양의 영향으로 가스 행성, 달 또는 혜성의 대기에서 형성된다.(편집자 주)

<오무아무아에 대한 수수께끼 © Arizona State University>

Exo-Pluto에서 폭파됐을까?

만약 ‘Oumuamua’가 정말로 질소 얼음으로 구성돼 있다면, 이것은 가능한 기원에 대한 흥미로운 결론을 도출할 수 있게 한다. 즉 외계 행성계에서 돌고 있는 명왕성 같은 천체의 파편일 수 있다. 잭슨은 "충격에 의해 그러한 행성의 표면에서 날아와 모계에서 방출된 적이 있을 것"이라고 말했다.

다른 연구팀은 이미 'Oumuamua가 단편일 수 있다고 의심했다.
비정상적으로 길쭉한 모양은 강한 외부 영향을 나타내기 때문이다.
Desch와 Jackson이 지금 결정했듯이, 이 모양은 질소 얼음 덩어리와 매우 잘 맞다.
질소 얼음 덩어리는 태양계에 들어갈 때 다소 둥글었지만 태양열로 인해 더 평평하고 길어졌다.
"질소 얼음의 바깥층이 증발했기 때문에 물체가 점점 더 평평해졌다. 마치 오랫동안 사용한 비누처럼"이라고 Jackson은 설명한다.

▲ 오무아무아Oumuamua의 기원과 발달 © S. Selkirk / ASU

은하수의 페르세우스 팔에서 가능한 집

연구진은 질소 얼음의 승화 속도와 'Oumuamua'의 크기와 궤적으로부터 이 태양계 밖 덩어리의 홈 시스템이 어디에 있는지도 결정했다. 따라서 성간 공간을 통해 5억 년 이상 비행할 수 없었다. 그렇지 않으면 너무 많이 줄어들었을 것이다. 이것의 속도는 평균 초당 약 9km였다.

▲ 페르세우스 팔은 은하계의 나선 팔이다. 태양계가 위치한 오리온 팔보다 은하 중심에서 약 5,000 광년 더 떨어져 있다. 이것은 페르세우스 팔이 Orion 팔보다 더 먼 나선 팔에 가장 가깝게 만든다. 페르세우스의 팔은 대부분 별자리 페르세우스 근처에서 볼 수 있으며 은하 중심에서 약 41,000 광년 떨어져 있다. Datei:Milky Way Arms de.svg (Author:Andys)

연구진은 "오무아무아의 기원은 태양으로부터 6,500~9,700광년 떨어진 은하수의 페르세우스 팔에 있다고 생각한다"고 썼다. 이 나선 팔은 오리온 팔을 바깥쪽으로 따르는 팔이다.
이 영역에서 ‘Oumuamua’는 젊은 행성계에서 방출되었을 수 있다.
(Journal of Geophysical Research : Planets, 2021; doi : 10.1029 / 2020JE006706)
출처 : Arizona State University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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