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행성
행성(行星, planet)은 중심 별의 강한 인력의 영향으로 타원 궤도를 그리며 중심 별의 주위를 도는 천체를 말한다. 스스로 빛을 내지 못하고, 중심 별의 빛을 받아 반사한다. 태양계에는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 여덟 개 행성이 있다. 혹성 또는 떠돌이별이라고도 한다.
개요
행성 또는 혹성, 떠돌이별은 우주에서 항성의 둘레를 도는 천체의 한 부류이다. 즉, 항성이나 항성 잔유물을 공전하는 천체를 이르는 말이다. 대체로 갈색왜성보다는 작지만, 지름이 수천 킬로미터 이상의 천체를 행성이라 부른다. 20세기 이전에는 태양계 안에 있는 행성만이 알려져 있었지만, 태양계 밖의 행성도 관측이 가능해짐에 따라 2012년 기준으로 적어도 200개 이상의 외계 행성이 알려져 있다. 일반적으로 행성은, 어떤 항성의 기원이 되는 성운이 붕괴하였을 때 원시성 둘레를 돌게 된 기체와 먼지가 모여 생겨난 것으로 알려져 있다. 행성은 항성 주위에 타원궤도를 그리며 공전하는 천체를 말하는 것으로, 어원은 그리스어의 떠돌이, 방랑자라는 planetai에서 유래한다. 행성은 타원궤도를 가지고 태양 주위를 공전하며 스스로 핵융합반응에 의해 에너지를 생성하지 못하고 태양빛을 반사하여 빛난다.
태양계에서 태양주위를 도는 공전궤도를 가지고 있는 것은 행성, 소행성, 혜성이 있으나, 주로 행성이라 하면 태양에 가까운 순서대로 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 말한다. 이외에도 태양계 밖에서 태양이 아닌 다른 항성의 주위를 도는 외계행성도 있는데 2009년 미국항공우주국(NASA)에서 발사한 케플러 우주망원경을 통해 1,235개의 외계행성이 발견되었다. 이 외계행성 역시 태양계행성과 마찬가지로 지구형 행성과 목성형 행성으로 분류될 수 있다. 혜성의 경우 행성과 똑같이 타원궤도를 갖고 태양빛을 반사하여 발광(發光)하는 천체임에도 불구하고 행성에 포함시키지 않는다. 소행성은 태양 주위를 궤도로 하여 공전하고 있는 천체 중에서 행성보다는 작으나 유성체(meteoroid)보다는 큰 천체를 의미하며 크기는 혜성과 비슷하다. 관측되었을 때 혜성의 핵 둘레에 있는 대기인 코마가 발견되거나 꼬리가 보이면 소행성이 아닌 혜성으로 분류된다.[1][2]
특징
원래부터 위와 같은 조건이 정의되지는 않았고, 그저 항성 주변을 공전하는 천체는 다 행성이라고 한 시절이 있었다. 1801년 세레스의 발견을 시작으로, 1802년 팔라스, 1804년 주노, 1807년 베스타가 차례로 발견되면서 이들 네 천체가 행성으로 분류되었고, 목성은 태양계의 10번째 행성으로 밀려났다. 하지만 1845년 아스트라이아의 발견 이후 1851년까지 11개의 '행성'이 발견되었고, 목성은 무려 20번째 행성으로 밀려나게 되었다. 이 시점에서 천문학자들은 무언가 이상함을 느꼈는지 더이상 이들을 행성이라 부르지 않고, 소행성으로 부르기 시작했다. 이후 1930년에 발견된 명왕성을 행성으로 지정하고 그 위성 카론이 발견되면서 정확한 크기가 밝혀지자 더욱 이상함을 느낀 학계에서 행성의 정의 논란으로 홍역을 앓았고 결국 '행성'으로 인정되는 기준을 논의하기 시작하여 2006년이 되어서야 결론에 도달했다. 명왕성, 나아가 명왕성을 발견한 천문학자 클라이드 톰보는 천문학계의 성장에 커다란 공로를 한 셈이다.
행성은 스스로 구형을 유지할 수 있을 정도의 중력을 가져야 한다. 이 조건을 만족하지 못하고 구형이 아닌 불규칙한 형태를 가진 천체는 소행성으로 분류된다. 그리고 자체적인 핵융합이 가능할 정도로 큰 질량을 가지면 행성으로 분류되지 않는다. 만약 항성계 내에서 자체적인 핵융합이 가능한 천체가 2개 이상 있는 경우는 다중성계로 분류된다. 또한 주변 다른 천체들에 대한 지배권을 가지지 않으면 왜행성으로 분류된다. 명왕성은 세 번째 기준을 만족하지 못함으로써 행성의 지위를 잃었다. 해왕성의 궤도 밖에서 공전하는 수많은 천체들이 발견되었는데, 이 중에서 2003 UB313이 명왕성보다 컸다. 그래서 명왕성은 2006년에 국제 천문학 협회에 의해 왜행성이란 개념이 새로 지정되면서 왜행성으로 재분류되었다. 따라서 현재 태양계의 행성 수는 8개이며, 태양 말고 다른 항성 주위를 돌고 있는 행성들을 외계 행성이라고 한다. 암흑물질의 대다수가 이러한 행성일 것이라는 의견이 있을 정도. 태양계에 또 다른 행성이 있을지도 모른다는 의견도 있다.
외계 행성은 지구와의 거리 때문에 직접 관측은 사실상 불가능하며, 대부분 모항성 밝기 변화나 시선 속도 측정을 통해 간접적으로 밝힌다. 따라서 실제 관측이 이뤄진 외계행성은 현재 모두 크기가 큰 목성형 행성이다. 태양계 행성들을 지구에서 관측하면 항성들과는 다르게 천구상에서 움직인다. 지구와 행성 모두 태양을 공전하기 때문에 위치관계가 복잡하게 변하고 보이는 각도가 그에 따라 변하기 때문이다. 이 때문에 망원경이 없던 고대 시절부터 행성이 뭔가 다른 별들과는 다르다는 것은 널리 알려져 있었다. '행성(行星)'이라는 명칭도 움직이기 때문에 붙은 것이며, 'planet'이라는 영문명도 고대 그리스어의 방랑자를 뜻하는 단어가 어원이다. 천구상에서 복잡하게 움직이는 행성들을 원운동으로 분석하면서 천동설, 지동설 등이 생겨났고, 더 나아가서는 만유인력의 발견의 토대가 되었다.[3]
역사
행성들은 물리적 특성에 따라 지구형(地球型) 행성·목성형(木星型) 행성·소행성으로 분류되며, 궤도를 취하는 형태에 따라 내행성(內行星)과 외행성(外行星)으로 나눌 수 있다. 내행성은 지구궤도보다 안쪽에 궤도를 가진 수성·금성 등이며, 외행성은 지구궤도의 바깥쪽에 궤도를 가진 화성·목성·토성·천왕성·해왕성 등을 말한다. 혜성은 행성과 마찬가지로 타원궤도를 가지고 태양빛을 반사하여 빛나는 천체임에도 불구하고 행성에 포함시키지 않는다.선사시대부터 수성·금성·화성·목성·토성 등 5개 행성의 천구운동은 알려져왔다. 그러나 행성에 대한 연구가 발전하기 시작한 것은 1600년경 망원경이 발명되면서부터이다. 지구는 지동설이 확립된 후에야 행성 중의 하나라는 사실이 받아들여졌고, 비로소 진정한 태양계의 개념이 확립되었다.
1766년 비텐베르크의 J.D.티티우스는 태양에서 각 행성궤도까지의 거리가 간단한 경험식으로 표현됨을 알았고, 1772년 J.보데는 이 수학적 관계를 발표하였는데, 이를 티티우스-보데의 법칙이라고 한다. 1781년 F.W.허셜에 의해 발견된 천왕성(天王星) 궤도반지름은 티티우스-보데의 법칙에 의해 예측되었던 것과 매우 유사한 값을 가지고 있었다. 이 때문에 티티우스-보데의 법칙이 널리 알려졌고, 또 이 법칙이 예측하는 대로 천왕성 바깥쪽에 알려지지 않은 행성이 존재할 것이라는 생각이 강해졌다.
1790년과 1840년 사이에는 천왕성의 궤도가 원인을 알 수 없는 섭동(攝動) 때문에 이론적 예측과 어긋나고 있음을 발견했다. 영국의 J.C.애덤스와 프랑스의 U.J.르베리에는 1843년과 46년에 각각 독립적으로 뉴턴의 천체역학을 이용해 관측된 천왕성의 섭동량으로부터 새로운 행성의 질량과 궤도를 유도하였다. 그후 1846년 9월 23일 베를린천문대의 J.G.갈레는 새로운 행성인 해왕성(海王星)을 이론적으로 예측된 위치 근처에서 발견하였다.
하지만 해왕성이 발견된 후에도 천왕성의 궤도에 알려지지 않은 작은 섭동력이 작용하고 있음이 관측되었다. A.게일로트, P.로웰, W.H.피커링 등은 1900~1930년에 이 미소한 섭동력의 발생원으로 생각되는 새 항성의 특성을 계산하였지만 값이 불확실하여 오래도록 발견되지 못하였다. 결국 명왕성(冥王星)은 1930년 1월 미국의 C.톰보에 의해 로웰이 예측한 위치에서 발견되어 태양계의 9번째 행성이 된다. 그러나 2006년 국제천문연맹은 태양계 내의 행성들을 태양 주위를 돌고 구형에 가까운 형태를 유지하는 질량을 가지고 있으며 궤도 주변의 다른 천체를 배제하고 다른 행성의 위성이 아니어야 한다라고 정의하였다. 이에 따라 명왕성의 행성지위를 박탈하였고 명왕성이라는 이름도 소행성 134340으로 바뀌게 되었다. 한편, 소행성 134340 외에도 천왕성과 해왕성의 궤도에 영향을 주는 다른 소행성 또는 행성이 있을 것이라고 예측하고 있다.
한편 행성에는 태양계 밖에서 태양이 아닌 다른 항성의 주위를 돌고 있는 외계행성도 있는데 미국항공우주국(NASA)은 2009년 발사한 케플러 우주망원경으로 1235개의 외계행성을 발견했다. 외계행성도 크게 지구형 행성과 목성형 행성으로 분류될 수 있다.[4]
태양계의 행성
한국어, 중국어, 일본어에서 모든 태양계 행성의 이름은 별을 뜻하는 한자 별 성(星) 앞에, 고대 사람들이 그 행성의 속성이라고 믿었던 말이나 서양의 행성 이름을 번역한 말을 덧붙여서 되어 있다. 지구는 그렇지 않은데, 그 이유는 행성 이름을 지을 때 우리가 사는 지구를 중심으로 하여 행성들의 이름을 지었기 때문이다. 거의 모든 서양 언어에서는 그리스 신화에 등장하는 신의 이름을 따서 행성을 명명했다. 예를 들어, 토성을 뜻하는 단어 'Saturn'은 농업의 신 사투르누스(Saturnus)의 이름에서 따 왔다. 옛날에는 천동설을 믿었고, 태양과 달도 행성으로 믿었기 때문에 태양, 달, 화성, 수성, 목성, 금성, 토성의 이름을 빌려 일요일, 월요일, 화요일, 수요일, 목요일, 금요일, 토요일이 만들어졌다. 태양계 안의 행성은 물리적 특성에 따라 지구형 행성과 목성형 행성으로 분류된다. 이 기준을 적용하면 지구형 행성은 수성, 금성, 지구, 화성이고, 목성형 행성은 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이다. 또한 지구를 기준으로 궤도가 안쪽이면 내행성, 바깥쪽이면 외행성이라 부르기도 한다. 수소와 헬륨으로 이루어진 목성과 토성은 거대 가스 행성(Gas giants)라고 부르며 천왕성과 해왕성은 거대 얼음 행성이라고 부른다.[1]
태양계 밖의 행성
외계 행성
외계 행성은 태양계 밖의 행성으로, 태양이 아닌 다른 항성 주위를 공전하고 있는 행성이다. 태양계외 행성(太陽系外行星) 또는 계외 행성(系外行星)이라고도 한다. 1988년 발견된 세페우스자리 감마 Ab 이후로 태양이 아닌 다른 항성을 공전하는 많은 외계 행성들이 발견되어 왔다. 2008년 8월까지 296개의 외계 행성들이 발견되었다. 지금까지 3800여 개의 외계 행성이 발견되었으며(2018년 6월 23일 기준: 행성계 2840개에서 행성 3796개. 이 중 다중행성계는 632개) 모두 우리 은하 내에 있다. 우리 은하에만 수십억 개의 행성이 존재하는 것으로 추측되며 대부분 항성을 돌고 있으나 일부는 홀로 우주 공간을 움직이는 떠돌이 행성이기도 하다. 발견된 외계 행성들 중 지구와 가장 가까운 것은 프록시마 b이다. 일부 행성은 생명체 거주가능 영역 내를 돌고 있어 표면에 액체 물(또는 생명체)이 존재 가능할 것으로 보이며, 이런 행성들의 발견으로 외계 생명체의 존재 여부에 대한 관심은 증폭되고 있다. 외계 행성이 생명체를 품기에 적합한지의 폭넓은 요소들을 고려하는 것을 행성 거주 가능성 연구라고 하며 이는 외계 행성 탐사에 포함된다.[5][1]
성간 행성
성간 행성 또는 떠돌이 행성(Rogue planet)은 행성과 유사한 질량을 지니고 있으나, 어떤 항성의 중력에도 속박되어 있지 않아서 우주 공간을 독립하여 움직여 다니는 행성급 천체를 일컫는 단어이다. 여러 천문학자들이 떠돌이 행성으로 의심되는 후보(예:오리온자리 S 70)를 발견했지만 확실하게 검증된 존재는 아직 없다. 일부 천문학자들은 떠돌이 행성은 원래 항성 주위를 돌다가 어떤 이유로 항성의 중력에서 도망치게 된 천체라고 생각한다. 그러나 나머지 천문학자들은 행성이란 확인된 자료에 따라 정의되어야 하며, 탄생 과정이 밝혀지지 않은 대상을 행성이라고 부르면 안 된다고 비판한다. 만약 이 떠돌이 행성이 항성처럼 가스구름 속에서 단독으로 생성되었다고 가정한다면 행성이라고 부를 수 없다는 것이 이유이다.[1]
행성의 형성
원시 행성계 원반은 먼지와 가스가 점점 모여들어 형성되는데 많은 시간이 필요하게 된다. 또한 원시 행성계 원반안에 불안정한 중력이 생기면서 거대 가스 행성이 형성되기도 한다. 초신성이 폭발하면서 원소로 이루어진 성간 매질들이 다시 모여들어 항성들이 형성될 때 성단(star cluster)이 만들어질 정도로 농도가 짙지 않으면 항성 주위에 남은 물질들이 원반 상태로 모여들어 원시 행성계 원반을 형성한다. 행성계 원반은 헬륨 가스, 수소, 먼지로 이루어져 있다.
원시 행성들이 만들어지고 원시 행성들 주변의 성운 가스가 사라지면서 중력에 의해 원시 행성들의 궤도는 타원형이 된다. 이 원시 행성들이 타원형으로 돌면서 서로 부딪치게 된다. 서로 부딪치는 행성은 크기가 커지고 생겨난 것이 태양계 행성들이다. 태양에서부터 멀수록 온도가 낮아 가벼운 가스들이 많이 남아있게 되고 빨리 형성되기 때문에 지름이 길고 밀도가 낮은 목성계 행성들이 먼저 생성된다. 그래서 태양계에서 가장 먼저 만들어진 행성은 목성이다.[1]
동영상
각주
참고자료
같이 보기
