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- 허블 우주 망원경으로 접근하는 혜성 베르나르디넬리-번스타인의 엄청난 크기 확인
- 베르나르디넬리 호박의 핵 크기는 119~137km
- 질량은 약 450조 톤, 태양 근처에서 발생하는 일반적인 혜성 질량의 약 10만 배
- 초당 약 천 킬로그램의 속도로 질량을 잃고 있다

거대한 혜성의 핵을 측정했다.
베르나르디넬리-번스타인(Bernardinelli-Bernstein)은 지금까지 관찰된 혜성 중 가장 크고 무거운 혜성이다.

얼음 자이언트:
허블 우주 망원경의 새로운 이미지는 접근하는 혜성 베르나르디넬리-번스타인의 엄청난 크기를 확인시켜준다. 혜성의 핵은 직경이 120~137km로 지금까지 관측된 혜성 중 가장 큰 혜성이 되었다. 그 질량은 450조 톤에 달할 수 있다. 거대한 혜성은 여전히 ​​태양으로부터 거의 30억 킬로미터 떨어져 있지만, 천문학자들의 보고에 따르면 이 혜성의 핵심은 가스 방출을 통해 이미 초당 1톤의 물질을 잃고 있다. 

▲ 혜성 베르나르디넬리-번스타인 혜성의 허블 이미지, 콤마상태의 모델이자 혜성 핵의 크기를 추출했다. © NASA, ESA, Man-To Hui(마카오 과학 기술 대학), David Jewitt(UCLA), Alyssa Pagan(STScI)

2021년 여름, 천문학자 페드로 베르나르디넬리와 게리 번스타인은 우연히 태양계 외부에서 멀리 떨어져 있고 빠르게 접근하는 물체인 거대한 혜성을 발견했다.
C/2014 UN271(Bernardinelli amber)이라는 이름의 혜성은 그 당시 거의 30천문 단위 떨어져 있었고 그 이후로 초당 약 3만5000km의 속도로 태양을 향해 움직이고 있다. 2031년에 혜성은 토성의 궤도 바로 바깥에 있는 태양에 가장 가까운 지점에 도달할 것이다. 고도로 편심된 궤도의 가장 먼 지점은 태양에서 반 광년 떨어진 오르트 구름에 있다.

특이한 점:
태양과의 거리가 여전히 멀어도 Bernardinelli-Bernstein은 이미 활동 중이다. 얼음과 기타 휘발성 물질의 열로 인한 가스 방출로 인한 먼지와 가스의 혜성 같은 외피가 이미 콤마 상태에 있다. 이것이 바로 지금까지 혜성 핵의 정확한 크기를 결정하기 어렵게 만든 이유다.

119 ~ 137km 너비의 핵

마카오 과학 기술 대학의 Man-To Hui가 이끄는 천문학자들은 이제 허블 우주 망원경을 사용해 거대한 혜성의 핵 크기를 결정했다. 2022년 1월, 그들은 망원경의 고해상도 UVIS 광학계를 혜성의 빛의 점에 초점을 맞추었는데, 이는 당시 약 4각초(arc secone, 1도의 1/3600인각) 크기였다. 특별한 평가 프로그램의 도움으로 그들은 코마의 밝은 빛을 혜성의 핵에서 분리해 크기를 결정하는 데 성공했다.

▲ 그림 1. HST/WFC3 F350LP 혜성 C/2014 UN271(Bernardinelli–Bernstein) 중앙값을 2022년 1월 8일에 찍은 5개의 개별 노출에서 결합한 것. 표시된 이미지는 대수적으로 축척되었으며 J2000 적도 북쪽이 위를 향하고 방향이 지정되었다. 동쪽이 남았다. 또한 투영된 반태양 벡터(−⊙)의 방향과 혜성의 투영된 음의 태양중심 속도(− v )가 표시. 5'' 길이의 눈금 막대가 표시됐다. (출처: 관련논문 Hubble Space Telescope Detection of the Nucleus of Comet C/2014 UN271 (Bernardinelli–Bernstein))

결과:
콤마상태에 흩어져 있는 먼지 알갱이의 크기에 따라 베르나르디넬리 호박의 핵 크기는 119~137km이다. 천문학자들은 "따라서 우리는 이 혜성의 핵이 이전에 측정된 장주기 혜성의 다른 어떤 핵보다 크다는 것을 확인할 수 있다"고 말했다. 태양계에서 알려진 다른 혜성은 이 크기에 도달한 적이 없다. 이전 기록 보유자인 혜성 C/2002 VQ94는 2002년에 발견되었으며 지름이 약 95km이다.

450조 톤, 석탄처럼 어둡다.

"우리는 항상 이 혜성이 아주 먼 거리에서 매우 밝기 때문에 이 혜성이 거대할 것이라고 의심했다"고 공동 저자인 로스앤젤레스 캘리포니아 대학의 David Jewitt가 설명한다. "이제 우리는 이것을 확인했다." 천문학자들의 계산에 따르면 베르나르디넬리-번스타인의 질량은 약 450조 톤으로 태양 근처에서 발생하는 일반적인 혜성의 질량보다 약 10만 배 더 많다.

거대한 혜성은 현재 여전히 영하 210도이고 태양으로부터 약 30억 킬로미터 떨어져 있지만 휘발성 물질의 가스 방출로 인해 이미 많은 양의 물질을 잃고 있다. Hiu와 그의 팀은 혜성이 초당 약 천 킬로그램의 속도로 질량을 잃고 있다는 것을 알아냈다. 또한 흥미로운 사실은 혜성은 주로 얼음으로 구성되어 있지만 Bernardinelli-번스타인의 표면은 처음에 가정한 것보다 더 어두운 것으로 보인다. "그것은 석탄보다 더 검다"고 Jewitt는 보고했다.

▲ C/2014 UN271 Bernardinelli-Bernstein(오른쪽)의 혜성 핵과 다른 대형 혜성의 핵 비교. © NASA/ESA, Zena Levy(STScI)

아직도 많은 얼음 자이언트 혜성이 있다.

천문학자들은 거대한 혜성이 태양계 초기부터 오르트 구름의 태양 주위를 도는 수많은 얼음 바위 중 하나일 뿐이라고 생각한다. "이 혜성은 문자 그대로 우리 태양계의 먼 변두리에서 보이지 않는 수천 개의 혜성 중 빙산의 일각에 불과하다"고 Jewitt는 말했다. 때때로 난기류로 인해 이러한 물체 중 하나가 궤도를 잃고 태양을 향해 던져진다.

Bernardinelli-Bernstein 혜성도 그 중 하나다.
40억 년 된 덩어리는 이제 약 30억 년 길이의 고도로 편심된 태양 주위의 궤도를 따르고 있다. 이 궤도는 최대 1만 6000AU(천문 단위)까지 확장되며 태양에 가장 가까운 지점은 여전히 ​​약 10.9천문 단위 떨어져 있다. 혜성은 2031년에 토성의 궤도 바로 바깥에 있는 이 근일점에 도달할 것dl다.

모델에 따르면 오르트 구름에 있는 대부분의 천체는 한때 태양에 더 가깝게 형성되었지만 거대한 가스 행성의 이동과 함께 바깥쪽으로 발사되었다. 이 먼 봉투에 있는 물체의 최대 3분의 1은 기원이 외계일 수도 있다.
(The Astrophysical Journal Letters, 2022; doi: 10.3847/2041-8213/ac626a)
출처: Space Science Telescope Institute, University of California Los Angeles

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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