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왜행성(矮行星, dwarf planet) 또는 왜소행성은 태양계를 도는 천체를 말한다. 궤도 주변의 다른 천체를 배제하지 못하며, 다른 행성의 위성이 아니다. 중력을 유지할 수 있는 질량을 가지며, 원형에 가깝다. 명왕성, 케레스 따위가 이에 속한다.
목차
개요[편집]
왜행성 또는 왜소행성은 태양을 공전하는 태양계 내 천체의 일종으로, 행성의 정의는 충족하지 못하지만 소행성(체)보다는 행성에 가까운 중간적 지위에 있는 천체이다. 즉, 태양계를 돌고 있는 천체를 분류하는 기준 중 하나로, 국제천문연맹에서 2006년 8월 24일 정의하였다. 특이한 점은 명왕성이 퇴출되면서 이에 따른 반발을 무마할 목적으로 도입된 분류이기 때문에, 본래 이들은 모두 소행성체의 일종이었다는 점이다. 실제로 천문학계에서 이들은 모두 MPC 분류 번호를 받았다. 따라서 왜행성은 소행성체의 하위 카테고리로 볼 수 있다. 아래는 2006년 8월 24일 국제천문연맹(IAU)에서 처음 도입한 행성의 기준으로, 3가지 기준 모두를 충족해야 행성으로 인정한다.
- 태양을 중심으로 한 공전 궤도를 갖는다.
- 구형의 모습을 가질 수 있을 정도의 중력과 질량을 가져야 한다.
- (궤도) 주변의 다른 천체들에게 일정한 지배(영향)력을 행사할 수 있어야 한다.
행성과 왜행성이 갈리는 기준 중에서도 3번 조건이 가장 까다롭다. 명왕성이 행성에서 퇴출되어 왜행성으로 분류된 것도 3번 조건을 충족시키지 못했기 때문이다. 천체 간에 작용하는 힘이라는 게 (라이스너-노스트롬 블랙홀 같은 무지막지한 예외를 제외하면) 끌어당기는 중력밖에 없는데 어떻게 궤도 주변의 다른 천체를 밀어내나 의문이 들 수 있지만, 질량이 충분히 크면 운동량 보존의 법칙에 의해 그 자신은 원래 궤도에 그대로 머무르면서도 궤도에 접근한 천체를 자동으로 스윙바이로 끌어내버릴 수가 있다. 즉, 행성으로 분류가 가능한 크기지만, 행성으로 쳐주기에는 애매모호한 천체들을 위한 2군 벤치인 셈이다.
단, 크기와 질량의 한계는 명시하지 않았다. 상한선이 없으니 수성이나 지구 또는 목성보다 큰 천체도 왜행성으로 분류할 수 있다. 하한선 역시 구형만 유지할 정도라면 큰 상관 없다. 예를 들면 세레스 같은 경우는 거대 소행성들보다 약간 큰 정도이며 가니메데 같은 큰 위성들은 왜소행성보다 큰 경우도 많다. 처음 이 분류가 등장했을 때 왜행성으로 분류된 천체는 세레스, 명왕성, 에리스의 셋이었고, 2008년에 마케마케(2005 FY9)와 하우메아(2003 EL61)를 넣어 현재는 다섯이다.[1][2]
왜행성 분류의 도입[편집]
1990년대 들어 명왕성과 비슷한 위치에 있으며, 비슷한 궤도를 가진 천체들을 속속 발견했다. 알비온을 시작으로 한 카이퍼 벨트의 천체들이다. 태양 공전 궤도를 그리지만, 그렇다고 행성이라고 부를만큼 충분히 큰 천체인 것도 아니었다. 천문학자들은 이 새로 발견된 천체들을 뭐라 부르며 어떻게 정의할까 고민했다.
- 행성으로 인정하자는 주장에 대해서 행성치고는 너무 작다는 큰 반론이 있었다.
- 행성이 아니라는 주장에 대해서는, 그러면 유사한 특성을 가지는 명왕성은 어떤 이유로 행성으로 인정되는가? 라는 문제가 있었다.
그러다가 2003년에는 명왕성의 3/4 크기로 추정했던 세드나가 발견되며 본격적인 논란이 촉발되었다. 뿐만 아니라 2005년에는 명왕성보다 더 크다고 추정된 에리스가 발견되었는데, 일부 사람들이 에리스를 열번째 행성이라 부르기 시작했다. 이대로 두면 행성의 수가 폭발적으로 늘어날 수 있고, 마침 행성의 정의도 애매했던지라 IAU는 논의 끝에 행성의 정의를 좀더 엄밀하게 규정하고, 이를 만족 못하는 천체를 위해서 왜행성 개념을 도입했다. 행성 논란이 발생한 에리스는 결국 왜행성으로 편입되었으며, 논란끝에 명왕성이 행성 지위를 박탈당하고 왜행성으로 격하되었다.
참고로, 행성 수가 늘어나면 전 세계의 학생들이 과학시간에 외워야될 내용이 늘어 난다. 그런데, 이게 단순한 농담이 아니라 실제 IAU가 명왕성을 행성 목록에서 빼고 왜행성을 도입할 때 내세운 이유 중에도 행성 수가 계속 늘어나면 교육적으로 적합하지 않다는 의견이 들어가 있었다. 다만 주기율표의 원소 개수들을 생각해보면 많다고 해서 모든 것을 다 외울 필요도 없고, '수소'나 '탄소' 같은 메이저 원소와 모스코븀, 리버모륨 같은 비주류 원소의 인지도는 하늘과 땅차이므로, 주류 의견까진 아니었다. 어디까지나 갑론을박을 벌이면서 이런 발언도 있었다.
19세기 초에 발견한 뒤 소행성이던 세레스도 새로운 정의에 부합하므로 왜행성에 들어갔다. 소행성대에 있는 다른 왜행성 후보 베스타는 2011년 8월에 돈 탐사선이 촬영한 사진을 보면 구형이 아니다 보니 왜행성으로 승격되진 못했다. 2008년 이후 왜행성 목록이 전혀 추가되지 않는데, 이는 IAU에서 2008년 이후로 지금까지 이에 대해서 아예 다루지 않았기 때문이다. 다만 NASA나 천문학자들은 암묵적으로 콰오아, 세드나, 오르쿠스, 공공, 살라시아를 왜행성으로 취급하기도 한다.[2]
왜행성 목록[편집]
공식 왜행성[편집]
번호 천체 궤도 장반경 평균 지름 질량 지정 날짜 위성 수 1 세레스 2.7692 AU 939.4(±0.2) km (9.3835±0.0001)×10²⁰kg 2006년 8월 24일 없음 134340 명왕성 39.482 AU 2,376.6(±1.6) km (1.303±0.003)×10²²kg 2006년 8월 24일 5 136108 하우메아 43.287 AU 1,596(±12) km (4.006±0.040)×10²¹kg 2008년 9월 17일 2 136472 마케마케 45.561 AU 1,478(±34) km 3.1×10²¹kg 2008년 7월 11일 1 136199 에리스 67.742 AU 2,326(±12) km (1.66±0.02)×10²²kg 2006년 8월 24일 1
왜행성 후보 천체[편집]
마이클 브라운 박사가 지름 900km 이상으로 추정한 천체는 총 6개이며, 2020년 기준, 그 중 4개는 확실하게 900km가 넘는 것으로 확인되었다. 그리고, 콰오아, 공공 이 2개는 지름/질량 둘 다 세레스보다 더 크고 무겁다.[2]
번호 천체 궤도 장반경 평균 지름 질량 위성 수 비고 90482 오르쿠스 39.174 AU 917(±25) km (6.348±0.019)×10²⁰kg 1 307261 2002 MS₄ 42.010 AU 726(±123) km 확인되지 않음 없음 120347 살라시아 42.056 AU 846(±21) km (4.38±0.16)×10²⁰kg 1 50000 콰오아 43.690 AU 1,121(±1.2) km (1.40±0.21)×10²¹kg 1 225088 공공 67.376 AU 1,230(±50) km (1.75±0.07)×10²¹kg 1 90377 세드나 479.65 AU 995(±80) km 확인되지 않음 없음 20000 바루나 42.718AU 668⁺¹⁵⁴₋₈₆ km 3.7×1020 kg 추정 없음
왜행성을 구분[편집]
IAU의 결의안에는 왜행성의 크기와 질량에 대해서도 나와 있다. 하지만, 거대하고 무거운 것에 대한 명확한 정의는 없었다. 따라서 수성보다 질량이 큰 천체가 발견된다 해도 그 궤도 주변에서 다른 천체를 흡수하지 못한다면 행성으로 분류되지 않고 왜행성으로 분류된다. 작고 가벼운 것에 대한 기준은 '자체 중력에 의해 거의 구형이다'는 정의가 있다. 구체적인 수치는 해당 천체의 천체물리학적 성질에 의해 달라지기 때문에 IAU 결의안에는 반경과 질량을 수치로 정의할 생각은 없다는 의지가 명확하게 제시되었다. 국제천문연합결의에 해당하는 의원회 원안에는 물리학적 정의를 이해할 수 없는 사람들을 위해 '이 정의에 의하면 보통의 암석으로 된 천체라면 5×1020kg의 질량, 혹은 800km이상의 직경을 가진 천체가 여기에 해당한다.'는 언급은 있으나 이것 자체는 정의가 아니다.[3]
행성 X[편집]
행성 X란 해왕성보다 멀리 떨어져 있고 태양을 중심으로 공전하며, 보통 행성의 크기인 가상의 천체이다. 행성 X가 존재한다는 설은, 천왕성과 해왕성의 궤도운동이 이론과 잘 맞지 않는다는 사실에서 나오게 되었고, 9번째 행성으로 알려져 왔다. 그리고 1930년 명왕성의 발견 이후엔 열 번째 행성으로 주장되어 왔다. 이 궤도운동의 문제점은 대부분이 관측을 통해 많이 해결되었으나, 20세기 말 이후에 태양계 외곽에서 다수의 천체들이 발견되어 그 분포를 설명할 근거로 또다시 행성 X의 존재를 가정하는 설이 나오고 있다. 명왕성은 행성 X의 탐색 과정에서 발견된 천체였으나, 연구자들이 찾던 행성 X는 아니었다. 2006년 8월 24일, 국제천문연맹 IAU 총회에서 태양계 행성의 정의가 결정되면서 태양계의 행성은 해왕성까지 8개로 줄었고, 명왕성은 왜행성으로 분류되었다. 앞으로 행성 크기의 천체가 발견되더라도 IAU의 결의에 맞추어 행성으로 인정될지는 불분명하며, 왜행성으로 분류될 가능성이 높다.
1930년에 클라이드 톰보(Clyde William Tombaugh)에 의해 명왕성이 발견되었다. 발견 당시에 천문학자들은 명왕성이 행성 X라고 생각하였으나, 명왕성의 질량은 해왕성의 궤도를 설명하기엔 너무 작아 행성 X에 대한 탐색은 그 후에도 계속되었다. 명왕성 발견 후에도 톰보는 행성 X를 찾아 황도면 위주로 탐색했다. 명왕성의 발견 이후, 긴 시간 동안 태양계 외곽 부근의 천체들은 발견되지 않았으나 1992년에 카이퍼 벨트(Kuiper belt)에 속해있는 천체인 (15760) 1992QB1가 발견되었다. 여기서 카이퍼 벨트란 해왕성의 궤도를 넘어 태양으로부터 약 30~50AU 떨어진 디스크 형태의 영역을 말한다. 이후로 태양계 외곽 부근에서 수많은 천체들이 발견된다. 이 천체들은 대부분이 카이퍼 벨트에 속해있으며, 해왕성의 바깥 궤도에서 황도면상을 공전하는 천체로, 대부분이 얼음으로 덮여 있고, 태양계 형성 시에 남겨진 천체라고 생각된다. 현재는 명왕성도 카이퍼 벨트 천체 중 하나로 되어있다.
우주탐사선 파이오니어 10, 11호, 보이저 1, 2호에 의해 행성 X의 존재는 두 가지 면에서 부정되고 있다. 첫째로 이들 탐사선이 태양계 외곽행성의 근처를 통과할 때 행성으로부터 받는 중력에 의한 가속도를 보아, 이들 행성의 정확한 질량이 산출되었는데, 이것은 지상관측에 의해 계산된 값과는 약간의 차이가 있었다. 이 수정된 질량을 대입하면 외곽행성의 부자연스러운 궤도운동은 해결되었다. 둘째로 이들 우주탐사선의 궤도를 보면 아직 발견되지 않은 거대한 천체의 영향은 검출되지 않았다. 이 사실로 미루어 많은 천문학자들은 행성 X의 존재는 없다고 생각하고 있다. 하지만 천체의 질량이 작은 경우에는 이 방법으로는 검출되지 않고, 외곽 행성의 궤도에도 눈에 띄는 영향을 주진 않기 때문에 지구와 비슷한 질량을 가진 천체가 존재할 가능성은 아직 남아 있다.[3]
왜행성의 위성[편집]
카론(Charon)
1978년 6월 미국 해군천문대(The U.S. Naval Observatory)의 크리스티(James Christy)가 명왕성의 위성 카론을 발견하였다. 카론은 지구에서 볼 때 명왕성과 거의 나란히 붙어 있는데 명왕성의 중심에서 카론의 중심부까지의 거리는 약 19,600km이다. 이 거리는 지구에서 간신히 관측할 수 있는 한계 거리이다. 카론이 주기적으로 명왕성을 한 바퀴 도는 데(공전주기)는 약 6.4일 걸리는데 이는 명왕성의 자전주기와 똑같다. 따라서 명왕성과 카론은 서로 같은 면만을 바라보며 공전을 하고 있다. 그리고 질량도 모행성과의 상대질량이 가장 큰 위성으로 명왕성의 1/8이다. 그래서 일부 천문학자들은 명왕성과 카론을 왜행성과 위성의 관계가 아니라 쌍둥이 천체라고 보기도 한다.
히이아카(Hi`iaka), 나마카(Namaka)
왜행성인 하우메아에는 2개의 위성이 있다. 이들은 2005년도에 발견이 되었으며, 충돌로 인해 하우메아에서 떨어져 나간 것으로 추측되고 있다. 히이아카는 크기가 약 310km(지름), 질량은 대략 4x1020kg이다. 나마카는 크기가 약 170km(지름)이다.
디스노미아(Dysnomia)
디스노미아는 왜행성 중에 가장 큰 에리스(Eris)의 위성이다. 크기는 약 300~400km(지름)로 추정된다. 이 디스노미아는 소규모 천체가 에리스의 충돌로 인해 떨어져 나가 위성이 된 것으로 추정하고 있다.[3]
동영상[편집]
각주[편집]
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
