태양계의 끝은 어디일까?

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태양계의 경계는 정의에 따라 카이퍼 벨트, 태양권계면, 오르트 구름 등이 될 수 있습니다.

태양계는 8개의 행성으로 구성되어 있습니다. 사진: NASA/JPL — 태양계는 8개의 행성으로 구성되어 있습니다. 사진: *NASA/JPL*

태양계는 거대하며, 8개의 행성, 5개의 왜행성, 수백 개의 위성, 그리고 수백만 개의 소행성과 혜성으로 이루어져 있습니다. 이들은 모두 태양을 공전하며, 많은 경우 서로를 시속 수천 킬로미터의 속도로 공전합니다. 그렇다면 태양계는 어디에서 끝날까요? 답은 행성계를 어떻게 정의하느냐에 따라 달라집니다.

NASA에 따르면, 태양계에는 잠재적인 미지의 영역이 세 개 있다. 카이퍼 벨트(해왕성 궤도 너머의 암석체 띠), 헬리오시스(태양 자기장의 가장자리), 오르트 구름(지구에서 거의 볼 수 없는 먼 혜성이 있는 영역)이다.

카이퍼 벨트

카이퍼 벨트는 태양으로부터 30에서 50 천문 단위(AU)까지 뻗어 있습니다(1 AU는 지구와 태양 사이의 거리입니다). 이 영역에는 명왕성과 같은 소행성과 왜행성이 가득 차 있는데, 이들은 행성과의 중력 충돌로 인해 태양계 내부에서 튕겨져 나왔습니다.

일부 천문학자들은 카이퍼 벨트가 태양계의 가장자리로 간주되어야 한다고 주장합니다. 왜냐하면 카이퍼 벨트가 태양의 원시행성 원반의 가장자리였을 것이기 때문입니다. 원시행성 원반은 나중에 행성, 위성, 소행성으로 진화한 가스와 먼지 띠입니다.

미국 뉴멕시코주 로스앨러모스 국립연구소의 연구원인 댄 라이젠펠트는 "태양계를 엄격하게 태양과 행성만으로 정의한다면, 카이퍼 벨트의 가장자리는 태양계의 가장자리로 볼 수 있다"고 말했다.

카이퍼 벨트는 태양계를 둘러싼 소행성들로 가득 차 있습니다. 사진: BBC — 카이퍼 벨트는 태양계를 둘러싼 소행성들로 가득 차 있습니다. 사진: *BBC*

하지만 일부 천문학자들은 이 정의가 너무 단순하다고 생각합니다. "사실은 그렇지 않습니다. 행성이 형성된 이후로 많은 것들이, 주로 바깥쪽으로 이동해 왔습니다."라고 캘리포니아 공과대학교(Caltech)의 마이크 브라운은 설명합니다.

따라서 카이퍼 벨트는 태양계의 모든 것을 포함하고 있지 않습니다. 2023년 10월, 카이퍼 벨트 밖에서 일련의 새로운 천체들이 발견되면서 더 멀리 "제2의 카이퍼 벨트"가 존재할 가능성이 제기되었습니다. 일부 연구자들은 이 영역의 외곽 경계에 대한 불확실성으로 인해 이를 태양계의 신뢰할 만한 경계로 삼는 것이 불가능하다고 생각합니다.

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태양권계면은 태양 자기장의 영향을 받는 영역인 태양권의 바깥쪽 가장자리입니다. 태양권계면에서는 태양풍, 즉 태양에서 방출되는 대전된 입자의 흐름이 너무 약해져 은하계의 다른 별과 우주적 존재에서 들어오는 복사선을 막을 수 없게 됩니다.

"헬리오시스 내부의 플라즈마는 태양에서 유래하고, 헬리오시스 외부의 플라즈마는 성간 영역에서 유래하기 때문에, 일부 사람들은 헬리오시스를 태양계의 경계로 간주합니다."라고 라이젠펠트는 말했습니다. 헬리오시스 외부 공간은 종종 "성간 공간"(별들 사이의 공간)이라고도 불립니다.

두 대의 우주선이 태양권계면을 통과했습니다. 보이저 1호는 2012년, 보이저 2호는 2018년에 통과했습니다. 보이저 1호는 태양권계면을 통과하면서 자신들을 향해 다가오는 자기장과 복사선의 종류와 세기의 변화를 빠르게 감지했습니다. 브라운은 이것이 보이저 1호가 어떤 종류의 경계를 통과했음을 시사한다고 말했습니다.

그러나 태양권은 구형이 아니라 길쭉한 덩어리입니다. 따라서 태양권계면을 사용하여 태양계를 정의하는 것은 왜곡된 체계를 만들어내며, 이는 일부 행성계 연구자들의 견해와 상충됩니다.

보이저 1호와 보이저 2호의 우주 비행 시뮬레이션. 사진: NASA/JPL-Caltech — 보이저 1호와 보이저 2호의 우주 비행 시뮬레이션. 사진: *NASA/JPL-Caltech*

오르트 구름

NASA에 따르면 오르트 구름은 태양계에서 가장 멀고 넓은 잠재적 경계로, 별로부터 약 10만 AU(천문단위)까지 뻗어 있습니다. 라이젠펠트는 "태양계를 태양에 중력적으로 결합된 모든 것으로 정의하는 사람들은 오르트 구름의 가장자리를 태양계의 가장자리로 간주합니다."라고 말했습니다.

일부 연구자들은 이론상 행성계는 항성을 공전하는 모든 천체로 구성되기 때문에 이것이 태양계의 경계로 이상적인 선택이라고 생각합니다. 그러나 다른 연구자들은 오르트 구름이 태양에 둘러싸여 있더라도 성간 공간에 위치하여 태양계 밖에 있다고 주장합니다. 또한, 과학자들은 오르트 구름이 실제로 어디에서 끝나는지 확실히 알지 못하기 때문에 카이퍼 벨트보다 신뢰도가 낮은 경계로 간주합니다.

가장 흔한 테두리

세 가지 잠재적 경계 중, 연구자들과 NASA가 태양계를 정의하는 데 가장 자주 사용하는 경계는 헬리오시스입니다. 그 이유는 헬리오시스가 가장 쉽게 찾을 수 있고, 양쪽의 자기 특성이 크게 다르기 때문입니다.

하지만 그렇다고 해서 헬리오시스 너머의 모든 것이 거대한 우주 암석 '오우무아무아'처럼 성간 천체여야 한다는 뜻은 아니라고 라이젠펠트는 말한다. "오르트 구름은 행성을 구성하는 물질의 일부이기도 합니다. 따라서 성간 물질이 아니라 태양계 물질입니다."라고 그는 말한다.

투 타오 ( Live Science 에 따르면)

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