지위 박탈당한 명왕성 ‘태양계 행성’

 ‘태양계 행성’ 지위를 박탈당한 명왕성, 미국의 욕심이 오히려 화를 불러왔고,

미국 우주선 뉴호라이즌호가 약 76만8000km 떨어진 곳에서 촬영한 명왕성(Pluto2015년 7월 13일).위키디피아.

국제천문연맹(IAU)이 행성 분류법을 변경해 명왕성(Pluto)에 대해 크기가 충분히 크지 않고 주변의 얼음조각 등을 끌어들일 수 있는 충분한 중력이 없다며 행성 지위를 박탈(2006)해 당시 세계적인 논란이 일었다.

1) 미국인이 발견한 유일한 태양계 행성 ①, 명왕성이 태양계 행성 자격을 박탈당하자 가장 크게 반발한 나라가 미국이었다. 명왕성은 미국 천문학자 클라이드 톰보(Clyde Tombaugh)가 발견(1930)했던, 당시까지 미국인이 발견한 유일한 태양계 행성이었으나 이를 박탈하고 있다니 반발이 당연하다.② 명왕성의 존재는 미국의 퍼시벌 로웰(Percival Lowell)이 해왕성의 공전 및 자전 운동을 설명하고 아홉 번째 행성이 존재한다는 가설을 세웠다. 제자 잠자리가 애리조나주 플래그스태프의 로웰 천문대에서 자신이 찍힌 수많은 사진을 비교하고 대조하는 지루한 과정을 거친 끝에 소행성(소행성)에 비해 훨씬 더 느리게 움직이는 새로운 행성을 발견했다.③지금도 새로운 천체의 발견은 사진을 찍고 패턴을 비교하는 방식을 주로 사용하는데 컴퓨터와 인공지능의 발달로 예전보다 쉬워지고 그래서 더 많은 천체를 발견하기도 한다.어쨌든 국제천문연맹은 체코 프라하에서 열린 총회(2006년 8월24일)에서 태양계 행성의 조건 태양을 중심으로 공전 중력으로 안정적 형태를 갖는 능력 자기 궤도 근처의 모든 천체를 위성으로 만들거나 밀어낼 수 있는 능력으로 정의했다.⑤ 명왕성은 이중 조건(510의 20 이상이나 지름이 800 이상)을 충족하지 못했다.

태양계 행성의 이미지 실거리로 배열하기에는 너무 떨어져 일반적인 모니터와 종이 등으로 나타낼 수 없다.

2) 너무 작고 국제천문연맹 조건 미달① 그러나 명왕성은 일단 너무 크다. 크기가 작으니 중력도 작다. 중력이 작기 때문에 주위의 위성을 확실히 아군으로 만들지는 못했다. 태양에서 29AU49AU 떨어진 타원형 궤도에서 공전 주기는 약 248년, 자전 주기는 6일 9시간 17분 36초다. 질량은 지구의 0.24% 정도이고 지름은 2376.6(±1.6)km로 달의 66% 수준이다. 표면적(1790만㎢)도 매우 작아 러시아(1700만㎢)와 비슷하다.AU(Astronomical Unit)는 천문단위로 태양과 지구의 평균 거리(1억4960만 km)를 1로 한다.②명왕성의 위성 카론을 발견(1978년)하면 뉴턴의 만유인력 법칙으로 명왕성의 질량을 계산할 수 있다. 계산 결과 명왕성과 위성 카론의 질량비는 8.5 대 1로 공전의 중심이 명왕성 내부가 아닌 명왕성과 카론 사이의 우주 공간에 있음을 알 수 있다. 즉 카론이 명왕성 주위를 돌기도 하지만 명왕성도 카론의 주위를 공전한다는 것이 밝혀진 것이다.이는 지구와 달의 관계에서 지구와 달의 공전 중심은 지구 내부의 4700km 정도(지구반경은 6400km)에 있다. 이는 달이 명백한 지구의 위성이라는 것을 의미한다.여기에 미국의 마이클 브라운이 명왕성과 비슷한 궤도로 명왕성 크기의 1.3배로 추정되는 엘리스라는 천체를 발견(2005년 1월)하면서 문제가 복잡해진다. 엘리스의 지름은 대략 2326km이고 질량은 (1.6750.02) X 10의 22km로 명왕성보다 질량이 27% 크다.(2005년 위성 디스노미아를 발견하고 계산할 수 있었다) 미국 천문학계는 명왕성의 뒤를 이어 미국인이 발견한 엘리스를 10번째 행성으로 만들기 위해 각종 지원을 했다. 이 때문에 세계 천문학계는 행성의 개념에 논쟁이 벌어졌고 결과적으로는 명왕성과 엘리스 모두 중력 기준에 못 미쳐 태양계 행성의 지위를 박탈당한다.

화성과 목성 사이의 소행성대(Asteroid Belt)에서 티티우스 보데 법칙에 따라 예견한 위치에서 발견(1801년 1월 1일)한 왜소행성(Dwarf Planet) 세레스(Ceres). 팔레르모 천문대의 주세페 피아치가 발견했다. 소행성대에서는 팔라스(Pallas, 1802), 주노(Juno, 1804) 등이 발견되었다. 사진 위키디피아

3. 법칙이라고 하기엔 애매한 법칙? ①번.미국의 퍼시벌 로웰은 해왕성의 공전과 자전 궤도가 휘어지는 데 반해 아홉 번째 행성이 존재한다는 가설을 세웠다. 아홉 번째 행성은 해왕성의 운동에 영향을 줄 만한 거대한 얼음 행성이어야 하는데 계산을 거듭할수록 크기가 점차 작아졌다. ②천문학에서 ‘티티우스-보데의 법칙(Titius-Bodelaw)’이라는 법칙으로까지 인정하기에는 애매한 이론이 있다. T-B 법칙은 태양계 행성의 위치에 관한 규칙으로, 티티우스 교수(비텐베르크 대학 수학)가 1766년에 발견했고, 보데(베를린 천문대장)가 1772년에 공표했다. 지구를 제1번 행성으로 하고, 그 평균 거리를 1AU(=1억4960만km)로 나타내면 제n번 행성의 평균 거리 a는 a=0.4+0.3*2^n으로 나타낼 수 있다는 것이다.③ T – B 법칙 발표 당시 셀레스, 천왕성, 해왕성, 명왕성은 알려지지 않았다. 따라서, T-B법칙은 「경험적으로는 아마 이렇게 될 것이다」라고 예측한 가설과 같은 것이었다.④그 T-B 법칙은 천왕성을 발견(1781)했을 때 그 평균 거리가 제6번 행성과 일치한다는 것을 알았다. 보데 등 6명의 독일 천문학자들은 제3번 행성을 위한 조합을 결성하고 팔레르모 천문대장 피아치가 세레스(Ceres)라는 천체를 발견(1801)하기에 이르렀다. 소행성 세레스가 불안정한 궤도에서 관측에서 사라지자 수학자 가우스가 궤도를 계산해 다시 발견한 것은 유명한 일화다.이 천왕성의 궤도가 케플러의 행성 운동법칙에서 약간 벗어나 있어 학계는 천왕성 바깥에 있는 제7행성의 중력에 의한 것이라고 판단했다. 그리니치 천문대의 아담스와 파리 천문대의 윌번 르베리에게는 T-B 법칙에 따라 평균 거리를 추정하고 정밀 계산을 하였다. 르벨리에의 예측은 베를린 천문대 갈레가 태양계의 8번째 행성 해왕성을 발견(1846)하면서 적중했다.그러나 지금은 단지 그런 가설이 있었던 정도에 그친다. 우선 이론적 근거가 미약하고 관측 장비가 열악했던 18세기~19세기에 경험적으로 수립된 것이기 때문에 고등학교 과정에서도 배우지 않는다.