태양계에서 가장 이상한 위성들

공중에서 재주넘는 것처럼 복잡하고 길쭉한 궤도를 도는 불규칙 위성들은 행성의 생성 과정 연구에 중요한 역할을 할 것이다.
글 | David Jewitt, Scott S. Sheppard, Jan Kleyna















5년 전 필자 중 두 사람은 하와이 마우나케아 산꼭대기에서 태양계에서 아직 발견되지 않은 달들의 개수에 대해 내기를 하면서 구름이 잔뜩 낀 밤 시간을 보낸 적이 있었다. 쥬이트는 앞으로 전용 망원경으로 위성을 탐색해서 최대 10개의 달이 더 발견되리라는 데 100달러를 걸었다. 천문학자들이 20세기를 통틀어 두어 개밖에 발견하지 못했다는 것이 그의 논리였다. 셰퍼드는 현대 천문기기의 감도가 향상된 점을 고려해서 그 두 배는 될 것이라고 좀더 낙관적으로 예측했다.

결국 셰퍼드가 내기에서 이겼다. 그날 밤 이후 우리 팀은 거대행성 주위를 도는 달 62개를 발견했고 아직도 탐색이 진행 중이다. 다른 연구진들이 다시 24개를 발견했다.(엄밀히 말하면 천문학적 용어로는 ‘달’이 아니라 ‘위성’이고 달은 지구의 위성으로 단 하나이다. 하지만 천문학자들도 대개 일반인들이 쓰는 말을 그대로 쓴다.) 아무도 태양의 가족이 그렇게 많은 식구들을 그늘 속에 숨기고 있으리라고 예측하지 못했다. 이런 달들은 ‘불규칙한’ 것으로 분류되는데 그 이유는 궤도가 매우 길고 큰 타원이며 주행성의 적도면에 대해 크게 기울어져 있기 때문이다. 지구의 달이나 목성의 갈릴레이 위성과 같은 이른바 정규 위성들은 궤도가 비교적 작은 원형이고 거의 주행성의 적도면상에 있다.

아주 이상하게도 불규칙 위성 대부분은 역행궤도이다. 즉, 주행성의 자전과 반대 방향으로 공전한다. 반면 정규 위성들은 순행궤도이다. 예로 지구 북극 상공에서 내려다볼 경우 정규 위성들은 반시계 방향으로 공전하는데 이는 지구의 자전 및 공전 방향과 같다. 다른 행성들도 반시계 방향으로 움직인다. 이런 공통 패턴은 아마도 45억 년 전 이들이 만들어질 .....