오르트 구름 : 멀고 먼 혜성들의 고향

태양계에서 가장 먼 곳에 무엇이 있는지 예측하기 어려운 데 천문학자들은 얼음과 먼지로 이루어진 거대한 '거품'이 태양계를 둘러싸고 있다고 믿었습니다. 이 특별한 지역은 태양과 행성들 사이에 넓게 퍼져있으며, 이 영역을 오르트 구름이라고 부릅니다. 오르트 구름은 너무 멀리 떨어져 있고, 접근 및 관측하기도 어렵지만 태양계의 탄생과 진화를 이해하는데 중요한 역할을 합니다. 이 글에서는 신비로운 우주의 영역 '오르트 구름(Oort cloud)에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

오르트 구름이란

오르트 구름(Oort cloud)은 태양계 바깥쪽을 구형으로 둘러싸고 있는 것으로 여겨지는 이론적 천체군입니다. 오르트 구름의 존재는 아직 직접 관측을 통해 입증되지 않았지만, 천문학에서는 널리 받아들여지고 있습니다. 얼음과 먼지로 이루어진 영역이며 태양과의 거리로 인해 매우 차가운 온도에서 존재하며, 태양의 중력에 의해 약하게 묶여 있습니다. 

명칭은 네덜란드 천문학자 얀 오르트가 1950년 장주기 혜성과 비주기 혜성의 기원으로 제안한 것에서 유래했습니다. 존재가 추정되는 천체는 물, 일산화탄소, 메튼 등의 얼음을 주 성분으로 하는 것으로 알려져 있습니다.

 

오르트 구름의 가설

오르트 구름은 대체로 태양으로부터 1만 au(천문단위), 즉 태양의 중력이 다른 항성이나 은하계의 중력과 비슷해지는 10만 천문단위(약 1.58광년)사이에 구형으로 퍼져 있는 것으로 알려져 있습니다. 그 존재는 혜성의 궤도 길이 반경과 궤도 경사각 분포 통계에 근거한 상황적 증거일 뿐, 추정되는 영역에서 천체가 직접 관측된 것은 아니기 때문에 가설의 범주를 벗어나지 못하지만, 그 존재를 부정하는 증거도 딱히 없습니다.

오르트 구름에서 1×1012(1조개) 단위의 천체가 포함되어 있는 것으로 추정됩니다. 그 기원은 태양계의 형성과 진화 과정에서 현재 목성 궤도 부근에서 해왕성 궤도 부근까지 존재하던 소천체가 거대 행성의 중력과 상호 충돌로 인해 궤도 요소가 바뀌면서 근일점 거리가 해왕성 궤도 반경보다 큰 장타원 궤도로 옮겨졌다는 설이 유력합니다. 이 설에 따르면, 원래 해왕성 궤도 바깥쪽에 있던 천체는 에지워스 카이퍼 벨트 천체로서 지금도 남아있다는 것입니다. 

학회에서는 오르트 구름은 아직 그 존재가 확인되지 않았기 때문에 현재로는 명확하게 태양계 외곽 천체에 포항 되는 것은 아니지만, 미래에는 외곽 천체의 연장으로 간주될 것으로 보인다고 언급하고 있습니다. 

에른스트 에픽도 혜성의 기원에 대해 비슷한 가설을 발표했기 때문에 '에픽 오르트 구름'으로도 불리우고 있습니다. 

 

오르트 구름의 개체

 

장주기 혜성 - 비주기 혜성

오르트 구름에는 태양 궤도를 도는 데 200년에서 수천 년이 걸리는 장주기 혜성이 서식하는 알려져 있습니다. 확인된 태양계 천체 중 오르트 구름에 속할 것으로 추정되는 천체는 장주기 혜성과 비주기 혜성뿐입니다. 2004년에 소행성으로 발견되어 나중에 장주기 혜성으로 밝혀진 선형 혜성의 경우, 원일점은 약 24,300au, 공전 주기는 약 1134만 년으로 추정됩니다. 장주기 혜성은 대부분의 생애를 오르트 구름 안에서 보내지만 때때로 별, 분자 구름 또는 은하조수를 지나가면서 궤도에서 튕겨져 나올 수 있습니다. 

 

소행성

2003년 팔로마 천문대에서 발견된 세도나는 오르트 구름에 속하는 천체라는 설이 있었으나, 이후 관측에서 원일점이 최대 924au인 것으로 밝혀져 오르트 구름이 1만 au보다 훨씬 안쪽으로 퍼져 있다는 설과 오르트 구름이 아닌 천체라는 설이 대립되고 있습니다. 즉 세도나는 오르트 구름의 천체가 아니라는 설이 대립하고 있습니다. 

 

오르트 구름의 거대한 영역

오르트 구름은 태양계 가장자리에 있는 성간공간에 위치해 있기 때문에 태양 자기장과 행성의 중력의 영향을 받지 않습니다. 오르트 구름은 지구보다 태양으로부터 무려 2천배 더 먼 곳에 있다는 것입니다. 오르트 구름의 외곽 경계는 가장 가까운 이웃인 프락시마 센타우리의 절반까지 도달하고 현재 기술로는 이 광활한 우주 영역을 통과하는 데 약 3만 년이 걸린다고 합니다. 

 

행성 질량 천체

투게는 존 매티스가 1999년 논문에서 오르트 구름 부근에 존재한다고 주장한 가설적 행성질량 천체입니다. 태양에서 15,000au 정도 떨어진 오르트 구름 부근에 목성의 4배 정도의 질량을 가진 천체가 존재하며, 180만 년 정도의 주기로 태양을 공전하고 있는 것으로 알려졌으며, 2009년 12월에 발사된 광역 적외선 탐사 위성의 탐사로 발견될 것으로 기대하는 과학자들도 있었으나, 현재는 그 존재를 부정하는 설이 일반적입니다.

 

다른 별의 영향

현재 태양계로부터 63광년 떨어진 곳에 존재하는 항성 그리스 710이 약 150만 년 후에 태양으로부터 약 1광년 위치까지 접근하기 때문에, 만약 오르트 구름이 존재한다면 근접한 공간에서 상당한 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 해왕성보다 안쪽의 행서에는 직접적인 영향을 미치지는 않지만, 과거에는 이러한 항성의 접근으로 궤도가 흐트러진 혜성이 태양계 내부로 날아와 그 일부가 지구에 충돌하여 대량 멸종을 일으켰다는 설이 있습니다. 

숄츠 성계는 지금으로부터 약 7만 년 전, 태양으로부터 52,000au 거리를 통과한 것으로 계산됩니다. 설령 숄츠 성계의 영향으로 오르트 구름에서 혜성이 뿌려진다 해도 태양계 안쪽에 도달하는 데는 200만 년이 걸린다고 합니다.