왜행성:명왕성

명왕성은 2006년 왜행성으로 강등되기 전까지, 발견 이후 76년 동안 태양계의 9번째 행성으로 여겨졌다. 과학자들이 왜행성으로 분류한 이유는 무엇인가?

명왕성

명왕성
유형: 왜행성
반지름: 1,188 km
질량: 1.30900 × 10^22 kg
아펠리온(원점): 73억 7천만km
페리헬리온(근일점): 44억 4천만km
지구에서 평균 거리: 59억km
표면 온도: −226 °C에서 −240°C
태양일 길이: 6.3874 지구 일
항성일 길이: 6.3873 지구 일
공전 주기: 248 지구 년
나이: 44억 6천만년에서 46억년
이름 유래: 로마 신화의 지하 세계의 신

명왕성은 1930년 미국 천문학자 클라이드 톰보가 로웰 천문대에서 발견했다.

1906년 퍼시벌 로웰 관측소 설립자는 천왕성과 해왕성의 궤도에 영향을 미쳤을 것으로 추정되는 태양계의 가상 아홉 번째 행성인 행성 X를 찾는 프로젝트를 시작했다. 1916년 로웰은 행성 X가 발견되기 전에 사망했습니다. 그러나 로웰의 후계자인 클라이드 톰보는 이 신비한 행성에 대한 탐색을 계속하여 1930년 2월 18일 마침내 명왕성을 발견했다.

명왕성은 발견되었을 때 즉시 태양계에서 가장 작고 가장 먼 행성으로 분류되었다. 그러나 이후 수십 년 동안 천문학자들은 해왕성의 궤도 너머에 명왕성과 유사한 다른 많은 천체를 발견했다. 에리스와 같은 이러한 천체 중 일부는 행성으로도 인정될 만큼 충분히 컸다. 이러한 이유로 2006년 국제천문연맹(IAU)은 "행성"이라는 용어를 재정의하고 명왕성을 왜행성으로 강등하기로 했다.

IAU의 정의에 따르면 천체가 다음 세 가지 기준을 충족하는 경우 행성으로 간주한다.

태양 주위를 도는 궤도에 있고
중력이 그 천체를 구형으로 만들기에 충분히 크며
자신의 궤도 주변 지역이 깨끗한 경우, 이는 자체 궤도 영역에서 지배적 중력을 지니고 있음을 의미한다.
명왕성은 태양을 공전하고 구형을 가지고 있지만, 그 궤도가 해왕성과 교차하며, 그 궤도에서 가장 큰 천체가 아니다. 이러한 이유로 명왕성은 이제 왜행성으로 분류된다.

명왕성의 크기는 1930년 발견 이후 논쟁의 대상이 되어 왔다. 최근에야 과학자들이 마침내 이 왜행성의 실제 크기를 결정했다.

명왕성의 크기

명왕성은 지구에서 매우 멀리 떨어져 있기 때문에 2015년 NASA의 뉴호라이즌스가 이 천체를 지나갈 때까지 이 천체에 대해 확실히 알려진 바가 거의 없었다. 이 우주 탐사선은 명왕성의 지름이 2,370km라는 것을 발견했다. 비교적 작은 크기에도 불구하고 명왕성은 해왕성 궤도 너머에 있는 태양계에서 알려진 가장 큰 천체이다.

명왕성은 지구보다 5배 이상 작고 달보다 거의 1.5배 작다. 명왕성의 적도 주변을 자동차로 여행하기로 했다면 약 5일 만에 여행을 마칠 수 있다.

명왕성의 궤도와 자전
명왕성은 태양계의 8개 행성에 비해 상당히 특이한 궤도를 가지고 있다. 이 왜행성이 어떻게 태양 주위와 축을 중심으로 회전하는지 자세히 살펴보자.

명왕성은 매우 긴 공전 주기를 가지고 있다. 이 왜행성은 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 지구 248년이 걸린다. 게다가 명왕성의 궤도는 8개의 행성과 같은 궤도면에 있지 않고 17도 기울어져 있다. 마지막으로, 명왕성의 궤도는 매우 타원형이며, 이는 때때로 왜행성이 다른 때보다 태양에 훨씬 더 가까워진다는 것을 의미한다. 태양계의 궤도를 벗어나있음을 의미한다.

명왕성은 지구보다 훨씬 느리게 자전한다. 자전축을 한 바퀴 도는 데 6.4일(6일 9시간 36분)이 걸린다. 천왕성과 마찬가지로 명왕성은 옆으로 회전한다. 자전축은 약 120도 기울어져 있다.

명왕성은 해왕성을 횡단하는 천체로 이는 해왕성 너머의 궤도를 가지고 있다는 것을 의미한다. 따라서 명왕성은 태양계의 어떤 행성보다 우리에게서 가장 멀리 떨어져 있다.

명왕성은 태양에서 평균적으로 39.5AU(59억 킬로미터) 떨어져 있다. 이는 태양으로부터 지구보다 거의 40배 더 멀리 떨어져 있음을 의미한다. 명왕성은 너무 멀리 떨어져 있어 초속 약 300,000km를 이동하는 태양의 빛이 이 왜행성에 도달하는 데 5시간 이상이 걸린다.

명왕성의 고도의 타원 궤도 때문에 지구로부터의 거리는 우주를 이동할 때 상당히 다양하다. 명왕성이 우리 행성에서 가장 멀리 떨어져 있을 때는 75억 킬로미터 거리에 놓인다. 이 두 천체가 서로 가장 가까울 때는 42억 8천만 킬로미터의 거리에 놓이게 된다.

NASA의 뉴호라이즌스 우주선이 2006년에 명왕성으로 발사되었다. 당시 발사된 우주선 중 가장 빠른 속도인 시속 58,536km의 속도로 이동했다. 뉴호라이즌스가 2007년 목성 근처를 날아갔을 때 중력 지원을 받았다. 이 중력 지원은 우주선의 속도를 시속 83,000km로 높이고 명왕성까지의 항해를 3년 단축했다. 뉴호라이즌스가 이 왜행성에 도달하는 데 총 9년 5개월 25일이 걸렸다.


인접한 외부 행성과 달리 명왕성은 가스나 얼음 거인이 아니다. 지구와 비슷한 작은 암석체다.


명왕성의 형성
명왕성은 수천 개의 작은 얼음 물체로 채워진 해왕성의 궤도 너머에 있는 도넛 모양의 지역인 카이퍼 벨트의 구성원이다. 이 천체(카이퍼 벨트 천체, 해왕성 횡단 천체 또는 명왕성으로 알려짐)는 약 45억 년 전에 태양계가 형성되었을 때의 잔해이다.

명왕성의 구조
카이퍼 벨트의 다른 천체와 마찬가지로 명왕성은 주로 얼음과 암석으로 구성되어 있다. 명왕성은 물 얼음 맨틀로 둘러싸인 암석 핵을 가지고 있다. 아마도 핵과 맨틀 사이에 액체 상태의 바다가 있을 것이다.

명왕성의 표면
명왕성은 매우 다양한 지형을 가지고 있다. 이 왜행성의 표면에는 산, 계곡, 평야 및 분화구가 있습니다. 명왕성의 산은 얼음으로 이루어져 있으며 높이가 3km가 넘는다.

명왕성 표면의 주목할만한 특징은 명왕성을 발견한 클라이드 톰보를 기리기 위해 그의 이름을 딴 톰보 지역이라는 하트 모양의 지역이다. 질소, 일산화탄소 및 메탄 얼음이 풍부한 광대한 빙하 지역이다. 스푸트니크 플래니티아라고 불리는 "하트"의 서쪽 엽은 동쪽 엽보다 부드럽고 분화구가 없어 천만년 미만임을 암시한다.

명왕성의 위성
명왕성은 아주 작은 천체임에도 불구하고 크기, 모양, 자전 패턴이 다른 여러 개의 위성을 가지고 있다.

명왕성에는 카론, 닉스, 히드라, 케르베로스, 스틱스 등 5개의 알려진 자연 위성이 있다. 이 위성들은 수십억 년 전에 명왕성이 다른 카이퍼 벨트 천체와 충돌했을 때 형성되었을 수 있다.

명왕성의 가장 큰 위성은 카론이라고 한다. 이 구형 천체는 직경이 1,200km로 왜행성 크기의 거의 절반이다. 이는 카론이 상대적으로 태양계의 다른 행성과 비교하여 가장 큰 위성임을 말해준다. 카론의 크기 때문에 일부 천문학자들은 명왕성과 카론을 이중 왜행성 또는 쌍성계로 언급하기도 한다.

우리의 달과 마찬가지로 카론은 파트너에게 전적으로 고정되어 있다. 명왕성이 한 바퀴 자전하는 시간과 카론이 명왕성을 중심으로 회전하는 데 같은 시간이 걸린다. 이런 이유로 카론은 항상 명왕성에 한 면만 보여준다.

명왕성의 다른 4개의 위성은 카론보다 훨씬 작고 불규칙한 모양이다. 태양계의 다른 많은 자연 위성과 달리, 자신들이 도는 천체에 전적으로 고정되어 있지 않다. 닉스, 하이드라, 케베로스 및 스틱스는 모두 혼란스럽고 믿을 수 없을 정도로 빠르게 회전하며 명왕성에 서로 다른 면을 보여준다.

명왕성까지의 임무

NASA의 뉴호라이즌스는 명왕성을 비행한 유일한 우주선으로 남아있다. 2006년에 발사되어 2015년에 명왕성에 도달했다. 뉴호라이즌스가 명왕성에 가장 가까이 접근한 것은 12,500km 이내를 통과한 것이다. 이 우주 탐사선은 이 왜행성과 가장 큰 위성 카론의 고해상도 이미지를 포착했으며, 이 왜행성과 카론의 대기, 그리고 표면을 연구할 수 있게 만들어 주었다.

명왕성 비행 후, 뉴호라이즌스는 우주여행을 계속했다. 2019년에 이 우주선은 접촉 쌍성 천체인 아로코스에 접근한 다음 다른 여러 카이퍼 벨트 천체의 이미지를 촬영했다. 이제 뉴호라이즌스는 우리에게서 50AU 떨어져 있으며, 이는 거의 75억 킬로미터 거리다. 이 우주선은 지구에서 다섯 번째로 멀리 여행한 우주선이며 나머지 4개는 파이오니어 10호, 파이오니어 11호, 보이저 1호, 보이저 2호다.