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천문학

명왕성의 교훈

명왕성의 교훈

(A Lesson From Pluto)


      2006년 국제천문연맹(IAU)에서는 행성에 대한 정의를 내리기 위해 많은 기준들을 채택했고, 그 결과 명왕성은 더 이상 규정에 도달하지 않게 되었다. 그렇지만 명왕성을 행성으로 복귀시켜야만 한다고 계속해서 주장하는 많은 과학자들이 있다.


명왕성(Pluto)은 지구보다 태양으로부터 40배나 멀리 떨어진 곳에서 공전을 하고 70년 넘게 우리 태양계의 아홉 번째 행성으로 간주되었다. 클라이드 톰보(Clyde Tombaugh: 1906-1997)가 애리조나 주의 로웰 관측소(Rowell Observatory)에서 2주 간격으로 찍힌 별들의 사진을 비교함으로써, 1930년에 명왕성을 발견했다.

천왕성의 운동에 있어서 인지된 불규칙성 때문에, 관측소의 설립자인 로웰(Percival Lowell: 1855-1916)은 아홉 번째 행성의 존재를 믿었다. 그는 그것에 행성 X 라는 명칭을 붙이고서 지구보다 6배 이상 클 것으로 계산했다. 심지어 위치까지 구체적으로 말했었다. 로웰은 1906년부터 죽기 전까지 그 행성을 찾았으나 성공하지 못했다.

톰보는 1929년에 그 관측소에 고용되어 로웰이 제안한 위치 가까이에서 그 행성을 발견했다. 이것은 명백히 로웰의 예측을 입증했기에 로웰의 생일(3월 13일)에 그것의 발견이 크게 발표되었다. 그리고 명왕성의 첫 번째 두 알파벳은 그의 이름이다.

명왕성은 너무나 흐릿해서 30센티미터(12인치)보다 큰 망원경으로만 볼 수 있다. 그리고 천문학자들도 그것의 크기와 질량을 정할 수가 없었다. 초기 추정치는 해왕성과 천왕성의 공전궤도의 편향에만 의지할 수 있었다. 크기는 로웰의 추정치보다 작은 것으로 재빨리 수정되었고, 결국 천문학자들은 지구 질량의 약 3/4로 결정했다.

이 모든 것은 명왕성의 초기 발견 후 거의 50년이 지난 1978년 경에 바뀌었다. 주된 증거는 미국 해군관측소의 크리스티(James Christy)가 명왕성에 위성이 있음을 밝힘으로써 발견되었다. 그는 1.5미터 망원경의 일부 이미지에서 명왕성은 약간 길어졌으나 같은 사진에서 다른 별들은 그렇지 않은 것에 주목했다. 그 이미지들로부터 그는 위성의 공전궤도 직경과 공전주기를 산출할 수 있었다. 그 결과 천문학자들은 명왕성의 질량을 훨씬 더 정확하게 계산할 수 있었다. 이제는 명왕성이 지구 질량의 단지 1/500 밖에 되지 않는 것으로 받아들여지고 있다. 계속적인 관측으로 명왕성의 위성이 확인되었고, 국제천문연맹에서는 1985년에 그 위성에 공식적인 지위를 부여하고서 카론(Charon)으로 명명했다.[1]

그렇게 미약한 질량으로는, 명왕성은 거대한 가스형 행성인 천왕성과 해왕성의 공전궤도에 영향을 미칠 수 없을 것이었다. 1983년에 천문학자들은 적외선천문위성으로 하늘 전체를 수색했으나 숨겨진 행성을 하나도 찾을 수가 없었다. 이제 일반적으로 천왕성과 해왕성의 공전궤도의 섭동은 가상이었고, 로웰의 계산은 틀렸으며 톰보의 발견은 우연이었던 것으로 여겨지고 있다.

어떻게 그렇게 많은 과학자들이 명왕성의 질량에 대해서 그렇게 오랫동안 400배 만큼이나 틀릴 수 있었을까? 창조론자들이 지구에 대해 일반적으로 받아들여지고 있는 46억 년 대신에 단지 대략 6,000년밖에 되지 않았음을 말할 때도 비슷한 질문들을 종종 던진다.

지구의 나이처럼 명왕성의 질량은 직접적으로 측정되지 않았다. 그것은 모두다 가정(assumption)에 근거한 과학 모델로부터 계산되었다. 모든 과학자들은 같은 모델과 같은 가정을 사용하기 때문에 같이 틀린 답을 얻었다. 하지만, 명왕성의 행동에 대한 지속적인 관측으로 말미암아 그 문제에 대해 전적으로 다르게 접근할 수 있도록 하는 더 많은 정보를 얻게 되어 이전의 가정을 뒤엎으면서, 철저하게 새롭고 확실한 것에 근거한 추정치가 산출되었다.

또 다른 커다란 차이점이 있다. 명왕성의 질량은 '경험과학(operational science)'으로 새롭고 더 나은 도구와 기술을 사용해서 현재 계속해서 관측할 수 있다. 그러나 지구의 나이는 '역사과학(historical science)'이다. 우리는 과거에 일어났던 사건을 관측하기 위해서 시간을 거슬러 여행할 수 없다. 과거에 대한 정보의 경우, 우리는 목격자로부터 신뢰할 만한 보고가 필요하다.


명왕성은 성운설(nebular hypothesis)을 부인한다.

명왕성은 TNO(Trans-Neptunian Objects)라고 불리는 해왕성 너머에서 태양 주위를 공전하는 천체의 종류에 속한다. 천문학자들은 이것들을 46억 년 전으로 추정하는 때에 태양계를 형성한 것으로 추정하는 가스와 먼지 성운으로부터 남겨진 물질로 간주한다.

그러나 명왕성은 성운설에 있어 골칫거리이다. 먼저, 다른 행성처럼 같은 궤도면에서 공전하지 않고 약 17° 각도로 공전한다. 왜 그럴까? 두 번째로, 그것의 자전축이 공전면에 수직이 아니라 기울어져 있어서 현재 태양을 향해 거의 일직선으로 가리킨다. 왜 그런가? 세 번째로, 명왕성의 공전궤도는 원형이 아니라 타원형이다. 사실상, 그것은 해왕성보다 가끔씩 태양에 더 가깝게 접근한다. 왜? 이러한 명왕성의 특성들은 성운설의 예상을 부인해서 천문학자들은 그것들을 설명할 임시방편으로 두 번째 이야기를 만들어내야만 했다. 성운설에 대해서는 이쯤 해두자.

명왕성과 그것의 위성은 수십억 년이라는 개념도 또한 뒷받침하지 않는다. 카론으로부터 나오는 빛을 분석한 결과 그것의 표면은 위성의 내부 깊은 곳으로부터 뿜어져 나오는 아미노산이 풍부한 물을 가진 활화산으로 덮여있음이 주장되고 있다. 많은 TNO들에 경우에도 비슷한 결론에 도달했다. 이것은 이러한 물체 내부에 내적 열의 근원이 있음에 틀림없음을 의미한다. 그러나 만약 그것들이 수십 억 년이 되었다면, 그것들은 수십억 년 전에 차갑게 식어서 활동을 하지 않았어야만 할 것이다.


[1] 카론 외에, 두 개의 작은 위성, 닉스(Nix)와 히드라(Hydra)가 2005년에 발견되었다.



번역 - 이종헌

출처 - Creation magazine, 31(2), March 2009

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=4631

참고 : 3634|2783|4553|4014|4015|4002|2331|4519|4065|2950|4316|2629|4216|4622|4263|4180|3823|3798|3006|3972|3962|3904|3830|947|1522|6195|6196



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