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- 대부분의 혜성보다 10배나 크다. 초기 단계에서 비정상적으로 활동적이다.
- 140km 너비의 이 혜성은 지구에서 약 15AU(천문단위) 떨어져 있다.
- 에탄이 2027년 11월에, 황화수소(H₂S)와 아세틸렌(C₂H₂)이 2030년 3월에 나타날 수 있다

역사상 가장 큰 혜성, 폭발적인 제트 분출로 발견
천문학자들, 베르나르디넬리-번스타인 혜성에서 일산화탄소 분출 감지

폭발적인 거대 혜성:
다가오는 베르나르디넬리-번스타인 혜성은 대부분의 혜성보다 10배나 클 뿐만 아니라, 초기 단계에서 비정상적으로 활동적이다. 140km 너비의 이 혜성은 지구에서 약 15AU(천문단위) 떨어져 있지만, ALMA 전파 관측소의 이미지에서 볼 수 있듯이 이미 폭발적인 일산화탄소 분출을 일으키고 있다. 태양에 가까워지면서 메탄, 에탄, 황화수소와 같은 다른 가스들도 뒤따를 수 있다. 

▲ C/2014 UN271 혜성(베르나르디넬리-번스타인)은 지금까지 관측된 혜성 중 가장 큰 혜성이며, 이미 폭발적인 가스 방출을 보이고 있다. © NSF/AUI/NSF NRAO/ M. Weiss

2014년에 발견된 C/2014 UN271 혜성(베르나르디넬리-번스타인)은 최고 수준이다. 지름 140km, 질량 약 450조 톤으로 태양계에서 알려진 어떤 혜성보다 크다. 더욱이 이 혜성은 오르트 구름의 가장 먼 곳에서 기원하며 태양을 공전하는 데 수백만 년이 걸린다. 이 혜성은 태양계의 행성 영역을 처음으로 통과할 가능성이 높으며, 따라서 혜성의 물질은 수십억 년 동안 변하지 않았을 수도 있다.

베르나르디넬리-번스타인 혜성은 태양계 안쪽을 향해 빠르게 접근하고 있다. 현재 지구에서 약 15천문단위(AU) 떨어져 있는데, 이는 해왕성까지의 거리의 절반에 해당한다. 계산에 따르면, 이 거대 혜성은 2031년 1월 태양에 가장 가까워지는 지점인 10.9AU, 즉 토성 궤도 바로 바깥에 도달할 것이다.

가스 방출 일산화탄소의 분광 특징

특이한 점은 이 거대 혜성이 여전히 태양에서 매우 멀리 떨어져 있음에도 불구하고 이미 태양의 열과 복사에 반응하고 있다는 것이다. 칠레의 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 전파망원경(ALMA) 관측 결과에서 확인된 바와 같다. NASA 고다드 우주 비행 센터의 네이선 로스가 이끄는 천문학자들은 2024년 3월, 이 전파 관측소를 이용하여 베르나르디넬리-번스타인 혜성을 약 10일 간격으로 두 차례 분광학적으로 연구했다.

▲ 칠레 세로 톨롤로 미주 천문대의 암흑 에너지 카메라가 촬영한 이 사진은 2017년, 아직 25AU(천문단위) 거리에 있던 베르나르디넬리-번스타인 혜성의 모습을 보여준다. © Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA; P. Bernardinelli & G. Bernstein(펜실베이니아 대학교)/DESI Legacy Imaging Surveys, CC-by 4.0

분석 결과, 멀리 떨어진 혜성 핵 주변에서 일산화탄소(CO)가 방출되는 명확한 분광학적 특징이 드러났다. 천문학자들은 "이번 CO(일산화탄소) 전이 측정은 혜성 C/2014 UN271에서 이러한 가스 방출을 분광학적으로 최초로 감지한 것이며, 이 파장 범위에서 혜성에서 가장 먼 거리에서 일산화탄소를 감지한 것이다"고 보고했다. 일산화탄소 방출 스펙트럼의 변화는 이 가스가 여러 차례의 거대한 제트를 통해 혜성 핵에서 우주로 방출되었음을 시사한다.

폭발 분출

ALMA 데이터는 또한 베르나르디넬리-번스타인 혜성이 가스 방출 과정에서 폭발적인 현상을 경험한다는 것을 밝혀냈다. 2024년 2월 말, 혜성은 갑자기 상당히 밝아졌다가 점차 원래 밝기로 돌아왔다. 로스와 그의 팀은 "이 초기 밝아짐은 혜성 폭발의 모습과 일치한다. 짧은 시간 안에 혜성 핵에서 상당한 양의 먼지와 얼음이 분출되는 모습이다"고 설명했다. 약 한 달 후, 두 번째 유사한 현상이 발생했다.

로스 박사는 "이러한 관측을 통해 이 광활하고 얼음으로 뒤덮인 세계가 어떻게 기능하는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있다"고 말했다. "폭발적인 가스 방출 패턴을 관찰했는데, 이는 이 혜성이 태양계 내부로 진입하면서 어떻게 진화할지에 대한 새로운 의문을 제기한다.“

▲ 2024년 3월 8일 베르나르디넬리-번스타인 혜성의 ALMA 이미지. © Roth et al./ The Astrophysical Journal Letters, CC-by 4.0

앞으로 더 많은 가스 관측

천문학자들은 거대 혜성 베르나르디넬리-번스타인이 가까워질수록 더욱 활동적이 될 것으로 예상한다. 태양 복사량이 증가함에 따라 더 많은 얼어붙은 분자가 승화하여 가스 형태로 우주로 분출될 것이다. 메탄은 약 15AU 거리에서 이미 혜성 핵에서 가스 방출을 하고 있을 수 있다.

천문학자들은 "다음으로 에탄이 2027년 11월에, 황화수소(H₂S)와 아세틸렌(C₂H₂)이 2030년 3월에 나타날 수 있다"고 보고했다. 2031년 1월, 태양에 가장 가까운 궤도를 도는 혜성 C/2014 UN271은 이산화탄소, 포름알데히드(H₂CO), 그리고 아마도 암모니아를 방출할 수도 있다. 다른 분자들이 방출될지는 아직 알 수 없다.

로스(Roth)와 그의 팀은 "C/2014 UN271은 매우 복잡한 천체이며, 근일점 근처에서의 행동 양상의 여러 측면이 아직 밝혀지지 않았다"고 설명했다. 이 혜성의 매우 원시적인 특성과 오르트 구름에서 기원했기 때문에, 앞으로의 관측과 발견은 흥미로울 수 있다.

참고: The Astrophysical Journal Letters, 2025; doi: 10.3847/2041-8213/add526
출처: National Radio Astronomy Observatory (NRAO)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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