태양계의 위성 : 끊임없이 발견되는 위성들

태양계는 다양한 행성과 위성으로 가득 차 있는 미지의 우주 공간입니다. 이번 글에는 태양계 내의 주요 위성들을 자세히 살펴보겠습니다. 우리는 단순한 위성이 아니라, 이들의 기원, 특징, 그리고 우리에게 어떤 의미를 지니는지에 대해서 알아볼 것입니다.

알아보기 전에 일단 위성이란 어떤 존재인가부터 살펴보면, 위성은 어떤 천체와 중력으로 묶여 그 둘레를 공전하는 천체를 말합니다. 이를 자연위성이라고 하고, 인간이 만들어 궤도에 올린 것을 인공위성이라고 합니다. 행성만이 위성을 갖는 것이 아니라 명왕성 같은 왜행성도 위성을 가질 수 있으며, 소행성 중에도 위성을 갖고 있는 것이 있습니다. 

 

본 항목에서는 태양계 내에서 확인된 행성 및 준행성을 공전하는 자연위성 목록에 대해 설명하겠습니다. 2023년 기준 태양계의 행성 및 준행성을 공전하는 것으로 확인된 자연위성은 총 294개(이 준행성을 공전하는 위성은 9개)가 존재하며, 이 중 최소 20개 이상은 크기가 충분히 커서 모양이 거의 구형에 가깝고, 만약 이들이 태양 주위를 직접 공전하고 있었다면 행성이나 준행성으로 분류될 수 있었을 만큼의 규모를 가지고 있습니다. 

위성은 궤도에 따라 크게 두 가지 범주로 나뉘는데, 하나는 규칙위성과 불규칙위성이 그것입니다. 불규칙성위성의 대부분은 주행성의 중력에 의해 포획된 소행성으로 알려져 있고, 대부분의 불규칙성위성은 크기가 10㎞도 되지 않습니다. 

최근 관측기술이 발달하면서 감자처럼 찌그러진 위성이나 수세미처럼 구명이 숭숭 뚫린 위성, 물얼음이 덮힌 위성 등 지구의 달과는 다른 다양한 위성들이 무더기로 발견되고 있어, 앞으로 어떤 위성들이 얼마나 더 많이 발견될지는 아무도 모릅니다. 이들 위성은 그동안 행성에 딸린 '서자' 취급을 받다가 현재는 생명체 서식과 태양계 형성의 비밀을 지니고 있을 가능성이 높아짐에 따라 위성이 천체 연구의 새로운 주인공으로 떠오르고 있습니다. 

 

각 천체의 위성

수성에는 위성이 없으며, 최소 1.6㎞ 이상의 크기를 가진 위성은 존재하지 않지만, 1974년 수성 위성의 존재가 의심되었던 시기가 있었습니다. 

 

금성에도 현재로서는 위성이 확인되지 않았으나 17세기부터 종종 금성의 위성을 발견했다는 보고가 있었습니다. 

 

지구에는 달이 있고, 크루슨, YORP, 2002 AA29 등의 준위성을 가지고 있습니다.

 

화성에는 포보스와 다이모스라는 두 개의 작은 위성이 확인되었습니다. 하지만 그 외의 위성은 발견하지 못했습니다. 

목성에는 현재 95개의 위성이 확인되고 있습니다. 이 중 목성에 가까운 89개의 규칙위성은 크기가 3,000㎞ 이상인 갈릴레오 위성과 목성의 고리를 구성하는 목성 내부 위성군 두 가지로 분류됩니다. 그것들에는 제우스의 애호가들의 이름이 붙여져 있습니다. 나머지 87개의 불규칙 위성도 목성의 자전과 함께 순행 공전하는 위성과 역행 공전하는 위성의 두 가지로 분류됩니다. 

 

토성에는 동일하거나 존재가 의심되는 3개의 위성을 제외하면 146개의 위성이 존재하며, 태양계 행성 중 현재 알려진 위성 수가 세 자릿수인 행성 중 가장 많고 유일하게 세 자릿수인 행성입니다. 그 중 63개의 위성에는 고유한 이름이 붙여져 있습니다. 대부분 작은 불규칙 위성이지만, 타이탄을 포함한 7개의 위성은 정수압 평형을 충족시킬 수 있을 만큼 충분히 크며, 24개의 규칙적인 위성에는 전통적으로 신화 속 거인 사투르누스와 관련된 거인의 이름을 따서 명명되었습니다. 토성의 고리는 수십 센티미터에서 수 미터 크기의 얼음 소행성들로 이루어져 있습니다. 이들은 보통 위성으로 간주되지 않고, 고리 안이나 고리 밖을 공전하는 작은 위성들은 고리의 소천체들이 모여서 형성되었을 가능성이 높습니다. 

 

천와성에는 현재 27개의 위성이 확인되고 있으며, 이 중 정수압 평형을 충족할 만큼 큰 5개의 위성을 '5대 위성'이라고 부릅니다. 5대 위성 안쪽에는 9개의 불규칙 위성, 바깥쪽에는 13개의 불규칙 위성이 있습니다. 천왕성의 위성은 천왕성의 자전축과 같은 방향으로 공전면을 가긴 궤도를 그리고 있습니다. 천왕성의 위성은 다른 행성의 위성들과 달리 신화가 아닌 윌리엄 셰익스피어와 알렉산터 포프의 작품 '머리 도둑'의 등장인물에서 이름을 따왔습니다. 천왕성의 위성들은 모두 고유한 이름을 가지고 있습니다. 

 

해왕성에는 14개의 위성이 확인되었습니다. 가장 큰 트리톤은 해왕성 전체 위성 질량의 99.5%를 차지합니다. 트리톤은 태양계에서 가장 큰 역행 위성이며, 조석력에 의해 해왕성에 접근하고 있는 것으로 보아 트리톤은 한때 해왕성에 포획된 천체일 가능성이 있습니다. 해왕성에는 트리톤 외에 7개의 규칙위성과 6개의 불규칙 위성이 공전하고 있습니다. 

 

준행성 명왕성에는 5개의 위성이 확인되고 있으며, 그 중 가장 큰 카론은 명왕성의 절반 이상 크기입니다. 그래서 명왕성과 카론은 종종 이중 행성으로 취급되기도 합니다. 나머지 4개의 위성인 닉스, 히드라, 스투쿠스, 켈베로스는 불규칙성 위성입니다.

 

준행성 케레스에는 위성이 없으며, 90% 확률로 직경 1㎞를 넘는 크기의 위성은 존재하지 않는 것으로 알려져 있습니다. 하우메아에는 히아카와 나마카라는 위성이 있습니다. 각각 85㎞와 155㎞ 크기로 알려져 있습니다. 마케마케에는 오랫동안 위성이 확인되지 않았으나, 마케마케에서 0.4초 떨어진 위치에 위성이 있다면 약 1%의 확률로 발견될 수 있다고 합니다. 그리고 2016년에 'MK2'라는 애칭으로 불리는 위성 S/2015 (136472) 1이 발견되었습니다. 에리스에는 디스노미아라는 1개의 위성이 확인되었으며, 반경은 257 ± 110 ㎞로 알려져 있지만, 최대 342 ± 25 ㎞에 달할 가능성도 있습니다. 2023년 1월 1일 현재 총 477개(준행성 4개 제외)의 소행성 또는 태양계 외곽 천체에는 위성이 확인되어 있습니다. 

 

결론

앞으로 관측-탐사 기술이 발전함에 따라 위성들이 가진 놀라운 비밀들이 점차 밝혀질 것으로 보여, 위성에 관한 인류의 관심은 더욱 높아질 것으로 보입니다.