[김민재의 우주과학 이야기] 아름다운 혜성, 그 속에 감춰진 우주의 신비 〈1113호〉
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[김민재의 우주과학 이야기] 아름다운 혜성, 그 속에 감춰진 우주의 신비 〈1113호〉
  • 김민재 과학칼럼니스트
  • 승인 2023.03.28 21:05
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김민재 과학칼럼니스트
김민재 과학칼럼니스트

태양계를 구성하고 있는 수많은 천체 중 가장 인기 있는 천체는 단연 혜성일 것이다. 이는 단순히 우리의 소원을 들어준다는 미신적인 믿음을 떠나서, 너무나도 아름다운 천체이기 때문이다. 혜성들의 고향은 해왕성 궤도 바깥쪽에 존재하는 태양계 바깥쪽 먼지 원반(debris disk) 카이퍼 벨트(Kuiper belt)나 태양계 바깥쪽의 오르트 구름(Oort cloud)으로 생각된다. 이처럼 온도가 매우 낮은 곳에서 태어나는 혜성은 얼음 등의 휘발성 물질들과 규산염, 유기질 등으로 이루어진 핵을 가지게 되며, 이 때문에 혜성이 때로는 더러운 얼음덩어리(dirty snowballs)로 불리기도 한다. 구름 안에 존재하는 수많은 혜성 핵은 외부의 별이나 가스구름 등의 중력 영향을 받아 태양 방향으로 향하게 되며, 태양계를 도는 기나긴 여정을 시작하게 된다. 혜성은 기본적으로 매우 어두운 존재이지만, 태양에 근접했을 때 혜성 핵 주변의 가스, 먼지들이 태양 빛과 반응하기 시작한다. 이 때문에 혜성은 아름다운 꼬리를 가진 덩어리처럼 보이게 된다.

또한, 혜성은 태양을 중심으로 멀고 긴 궤도를 돌기에 태양 빛의 영향을 상대적으로 덜 받게 되어, 다른 천체들에 비해 변형이 매우 적은 편이다. 원시적인 물질로 이루어진 혜성은 ‘태양계의 화석’이라고 불리며 태양계의 역사를 밝혀 줄 타임머신과 같은 존재들이다. 이를 통해서 생명체의 기원에 대한 해답도 찾을 수 있을 것으로 기대되고 있다. 또한, 혜성은 현재 인류의 과학 기술로 가까이 접근할 수 있는 천체 중 하나이기도 하다.

인류가 본격적으로 혜성에 관해서 관심을 가지기 시작할 때, 우연하게도 핼리 혜성(1P/Halley)이 우리에게 접근하기 시작했다. 이에, 지오토(Giotto) 탐사선 등 무려 6개의 탐사선이 위 혜성에 접근하기 시작했다. 1986년 지오토 탐사선은 핼리 혜성에 불과 600km 거리까지 접근했고, 이를 통해서 혜성의 핵은 생각보다 작으며 먼지 등과 얼음 입자들이 매우 불규칙적으로 뭉쳐있다는 점을 알아냈다. 역대 가장 성공한 혜성 탐사선은 두말할 것 없이 로제타(Rosetta) 탐사선을 들 수 있다. 천문학 임무 역사상 가장 감동적인 순간 중 하나로 꼽히는 필래(Philae) 착륙선의 츄르모프-게라시멘코(67P/Churyumov-Gerasimenko) 혜성으로의 착륙은 여러 천문학 덕후들의 가슴을 뛰게 하기 충분했다. 로제타 탐사선은 역대 탐사선 중 가장 정확한 혜성의 정보를 가져다준 탐사선이다. 혜성 표면을 고해상도로 관측했으며, 혜성의 구성 물질 등을 자세히 알아냈다. 또한, 혜성의 수많은 먼지를 수집한 바 있다.

그렇다면 인류는 또 다음 혜성 미션을 준비하고 있을까? 유럽우주국은 2019년 코스믹 비전의 첫 번째 고속 미션(Fast mission: 준비부터 발사까지 10년이 채 걸리지 않는 미션)으로 혜성 인터셉터(Comet interceptor)를 선정한 바 있으며, 위 미션은 2028년경 우주로 출발할 예정이다. 흥미롭게도 혜성 인터셉터의 목적지는 아직 정해지지 않았다. 이는 혜성 인터셉터가 L2 라그랑주 지점(Sun-Earth Lagrange L2)에 도착하여, 태양계로의 여행을 막 시작하는 원시(pristine) 혜성 또는 다른 성간 물체를 관측하게 될 것이기 때문이다. 총 3대의 우주선은 아직 발견되지 않았던 혜성으로 접근하기 위하여 혜성 주변을 여러 방향에서 동시 관측하고, 혜성의 핵, 가스, 먼지 및 플라스마 환경에 관한 다양한 관측과 연구를 수행할 전망이다. 이를 통해 다양한 혜성의 진화를 효과적으로 이해함을 목표로 하고 있다. 참고로, 혜성 인터셉터는 외계 행성의 대기만을 집중적으로 연구하는 유럽우주국의 아리엘(Ariel) 탐사선과 동시 발사가 계획되어 있다. 두 탐사선 모두 L2에 도착할 예정이지만, 혜성 인터셉터는 자체 추진 시스템을 이용하여 새로운 목표들을 향해 더 여행할 전망이다.


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