수학으로 탄생한 행성, 아인슈타인에 의해 '지워졌다'

[광고_1]

19세기에 천문학자들은 태양계에 있는 행성을 계산하여 벌컨(Vulcan)이라고 명명했지만, 실제로 관찰한 사람은 아무도 없습니다.

수성은 태양계에서 태양에 가장 가까운 행성입니다. 사진: NASA — 수성은 태양계에서 태양에 가장 가까운 행성입니다. 사진: *NASA*

수백 년 전, 과학자들은 천왕성의 궤도가 뉴턴의 중력 이론이 예측한 것과 약간 다르다는 것을 발견했습니다. 1846년 7월, 프랑스 천문학자이자 수학자 위르뱅 르베리에는 이러한 불일치가 다른 행성으로 설명될 수 있다고 주장하며 미지의 천체의 궤도를 예측했습니다.

르베리에는 망원경으로 새로운 행성을 발견하는 데는 그다지 관심이 없었습니다. 이미 수학적으로 발견했기 때문입니다. 관측 임무는 독일 천문학자 요한 고트프리트 갈레에게 맡겨졌습니다. 1846년 9월 23일, 갈레는 르베리에가 새로운 행성이 있을 것이라고 예측했던 위치를 살펴보았습니다. 그러나 갈레는 신비로운 행성을 보지 못하고, 대신 그 위치에서 1도 이내에서 해왕성을 발견하여 놀라움을 금치 못했습니다.

르베리에는 또 다른 행성인 수성을 관측해 달라는 요청을 받았습니다. 태양에 매우 가까워서 수성은 태양계에서 관측하기 가장 어려운 행성 중 하나입니다. 르베리에는 뉴턴의 물리학을 적용하여 수성의 궤도를 그리는 임무를 맡았습니다.

하지만 르베리에는 실패했습니다. 그는 열심히 노력했지만, 수성의 편심 궤도는 수수께끼였습니다. 뉴턴의 이론에 따르면 행성들은 태양 주위를 타원 궤도로 움직였지만, 관측 결과 수성의 궤도는 알려진 행성들의 중력으로 설명할 수 있는 것보다 더 크게 변동하는 것으로 나타났습니다.

천왕성과 마찬가지로 르베리에는 수성의 궤도를 바꾸는 원인이 다른 행성이라고 믿었습니다. 그는 결국 이 신비로운 행성에 로마 신화의 불의 신 불칸의 이름을 붙였습니다.

곧 천문학자들은 벌컨(Vulcan)에 대한 관측 결과를 보고하기 시작했습니다. 첫 번째 보고는 1859년 3월 26일 아마추어 천문학자 에드몽 모데스트(Edmond Modeste)가 작성했습니다. 모데스트의 관측 결과를 바탕으로 르베리에는 이 새로운 행성의 궤도를 계산했습니다. 그는 이 행성이 1년에 두세 번 정도 태양과 관측자 사이를 통과하는(수성이 태양과 지구 사이를 통과하는 것처럼 행성이 항성과 관측자 사이를 통과하는) 태양 통과 현상을 보일 것이라고 예측했습니다.

르베리에는 다른 관측 결과를 바탕으로 계산을 개선했지만, 벌컨은 아직까지 확실하게 관측된 적이 없습니다. 이 행성에 대한 많은 관측 결과는 태양흑점, 알려진 행성, 그리고 근처 별들로 설명될 수 있습니다.

그럼에도 불구하고 벌컨은 70년 동안 존재했습니다. 1879년, 언론은 천문학자 테오도르 폰 오폴처의 계산에 근거하여 벌컨이 태양 앞을 통과할 것이라고 보도하기도 했습니다. 그러나 아무도 이 행성을 보지 못했습니다. 사람들은 그 무렵 거의 모든 일식 때마다 벌컨을 찾았지만, 볼 수 없었습니다.

결국 르베리에가 수학적으로 생성한 행성은 새로운 물리 이론인 일반 상대성 이론에 의해 "지워졌습니다". 아인슈타인의 이론은 다른 행성의 영향 없이 수성의 경로를 예측할 수 있었습니다.

일반 상대성 이론은 중력이 질량이 큰 천체에 의해 발생하는 시공간의 곡률의 결과이며, 질량이 큰 천체에 가까운 천체일수록 중력의 영향을 더 크게 받는다고 주장합니다. 따라서 이 이론은 태양에 가장 가까운 행성인 수성의 궤도가 흔들리는 현상을 설명할 수 있습니다. 태양계 외곽에 있는 행성들은 태양에서 더 멀리 떨어져 있기 때문에 중력의 영향을 덜 받습니다.

따라서 아인슈타인의 이론은 다른 행성에 의존하지 않고도 수성, 지구, 화성, 목성, 그리고 다른 여러 행성의 궤도를 설명할 수 있습니다. 이 새로운 이론의 탄생으로 벌컨 행성은 과거의 유물이 되었습니다.

투 타오 ( IFL Science 에 따르면)

[광고_2]
소스 링크