왜행성과 이전에 알려지지 않았던 큰 얼음 덩어리.
이 물체들중 일부는 명왕성의 궤도 내에서 움직이지만, 대부분 멀리 떨어져 있다.
이 TNO 중 7개는 지구에서 태양까지의 거리보다 150 ~ 250배 멀다.

태양계 : 139개의 새로운 왜성 발견

천문학자들은 태양계의 가장자리에서 수많은 새로운 작은 행성들(*TNO)를 식별해냈다.
*TNO (Trans Neptunian Object) : 태양계에서 해왕성보다 더 큰 평균 거리에서 선회하는

                                                작은 행성

얼음 덩어리 :
천문학자들이 우리 태양계의 바깥쪽 가장자리에서 이전에 알려지지 않은 139개의 천체를 발견했다. 무수한 왜성 중에는 명왕성처럼 태양에서 두 배나 멀리 떨어져 있는 수많은 왜성이 있다. 그러나 연구자들은 가상의 9번째 행성 "Planet 9"를 찾지 못했다. TNO는 남쪽 하늘에서 희미한 빛을 스캔해 추적하는, 암흑에너지 조사(Dark energy Survey)로 알게 됐다. 

▲ Image by Daniel Roberts from Pixabay

행성 해왕성의 궤도 너머로, *카이퍼대(帶)가 시작된다.
태양계의 바깥쪽 가장자리에 무수한 얼음 덩어리가 들쭉날쭉 한 고리 모양의 영역이 태양계 초기부터 남아 있다. 이 TNO중 일부는 소행성보다 간신히 큰 반면, 다른 일부는 명왕성(Pluto), 후우메아(Haumea) 또는 에리스(Eris)와 같은 왜성 행성이다. 이 난쟁이 행성의 대부분은 위성에 의해 회전하고 있다.

* 카이퍼대(Kuiper帶 / Kuiper Belt): 태양계를 둘러싼 폭 1440억 km의 먼지·얼음층.

    카이퍼는 태양계를 연구하고 1951년 태양계의 가장자리에 혜성 같은 잔해가 있다고

    제안한 미국 천문학자 (네덜란드 출생, 1905-1973)
*하우메아(Haumea) : 카이퍼 띠(Kuiper Belt)에 위치한 왜소 행성. 명왕성과 비슷한 크기를

   가졌으나 질량은 명왕성의 약 32% 정도인 긴 타원 형태의 왜소 행성이다.

찾기 어려움

지금까지 약 3300개의 TNO 만 측량됐다.
그러나 천문학자들은 30-55 천문단위(AU: 지구와 태양 사이의 거리를 1 천문단위라고 함) 사이에 직경이 100km 이상인 수만 개의 다른 물체가 존재할 수 있다고 추정한다. 어떤 이들은 해왕성 크기의 아홉 번째 행성이 ​​그곳에 숨어있을 수 있다고 의심한다. "Planet 9"의 존재에 대해서는 논란의 여지가 많다.

문제는 우리의 관점에서 볼 때 Neptune(천왕성) 이외의 행성은 매우 희미하며 천천히 움직인다. 망원경을 사용하여 추적하기가 어렵다. 필라델피아에 있는 펜실베이니아 대학의 개리 번스타인 (Gary Bernstein)은 “TNO를 발견하는 것은 하늘의 횡단면이 얼마나 큰지, 그리고 거의 볼 수 없는 가장 희미한 물체가 얼마나 어두운지에 따라 좌우된다. 

▲ 잘 알려진 몇몇 TNO 비교. © Eurocommuter / CC-by-sa 3.0

70억 개의 데이터 포인트에서 검색

이것이 바로 Bernstein과 그의 동료들이 현재 좋은 조건을 제공하는 하늘 측량데이터를 통해 얻은 이유다. DES (Dark Energy Survey)에는 520만 화소 카메라가 있어 하늘의 넓은 영역과 먼 곳의 희미한 물체 스캔을 전문으로 한다. 주요 목적은 먼 초신성과 은하계를 사용하여 수수께끼 같은 암흑 에너지에 대한 자세한 정보를 제공하는 것이다.

또한 태양계 바깥쪽 가장자리에 있는 물체를 감지하는 데에도 사용할 수 있다.
이를 달성하기 위해 천문학자들은 4년 동안의 DES 데이터를 평가했다. 약 70억 개 이상의 약한 광점을 포함한다. 이 목록에서 최소 6개 이상이 이웃에 존재했던 것과 하늘에서 상이한 시간에 촬영한 사진에서 위치가 구별된 모든 대상이 선정되었다.

추가 단계에서, 연구원들은 차후의 샷에서의 위치 변화가 천천히 태양 주위를 돌고 있는 TPO에 예상되는 것과 일치하는지 확인했다.

▲ 해왕성 출처: NASA

139개의 새로운 왜성 행성

천문학자들은 총 316개의 TNO를 식별했다. 여기에는 139개의 새로운 발견이 있는데,
왜소 행성과 이전에 알려지지 않았던 큰 얼음 덩어리가 있다. 이 물체들중 일부는 명왕성의 궤도 내에서 움직이지만, 대부분 멀리 떨어져 있다고 연구원들은 보고했다.
이 TNO 중 7개는 지구에서 태양까지의 거리보다 150 ~ 250배 멀리 떨어져 있다.

베른슈타인은 카이퍼 벨트가 행성 수준에 있는 평평한 고리와 비슷하다는 사실을 확인했다.
"추적기가 이 영역에서 매우 감도가 좋은데도 우리는 황도에 55도 이상 기울어진 TNO들을 발견하지 못했다.” 베른슈타인과 그의 동료들은 말한다. 발견된 모든 개체의 약 절반이 궤도 평면과 약 20도 기울어져 있다.

▲ 아타카마 사막(Atacama Desert)의 Cerro Tololo Observatory에서 망원경으로 데이터를 제공했다. © DES / Andreas Papadopoulos / CC-by-sa 3.0

행성 9의 흔적

천문학자들이 조사하는 동안 발견하지 못한 한 가지는 가상의 "Planet 9"에 대한 언급이다. 그러나 이것은 검색한 하늘 영역 밖에 있을 수 있기 때문에 존재를 배제하지 않고 있다.
다음으로 연구원들은 암흑 에너지 조사 데이터에서 또 다른 검색을 시작하려고 한다.
그들은 최대 500개의 더 많은 TNO를 추적 할 수 있다고 예측하고 있다.

하나의 장점은, 연구원들이 개발한 방법은 다른 하늘 측량 및 데이터 카탈로그에도 적용 할 수 있다. 그러면, 앞으로 하늘의 다른 지역에서 TNO 난쟁이 행성이 발견될 수 있다.

참고 :
Astrophysical Journal Supplement Series, 2020; doi: 10.3847/1538-4365/ab6bd8)
University of Pennsylvania

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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