세드나 : 외태양계의 붉은 천체

세드나(90377 Sedna)는 향후 준행성으로 분류될 가능성이 있는 태양계 외곽 천체 중 하나입니다. 

세드나는 단순히 궤도 길이 반경이 긴 것 뿐만 아니라 약 76au라는 근일점의 거리 때문에 발견 당시에는 태양에서 가장 먼 궤도를 돌고 있는 천체라고 불렸습니다. 하지만 2014년 3월에 더 먼 80 adu의 2012 VP113이 발견되었습니다.

세드나 개요

세드나는 2003년 11월 14일 팔로마 천문대의 새뮤얼 오스틴 망원경으로 캘리포니아 공과대학의 마이클 브라운, 제미니 천문대의 채드윅 토르히요, 예일대학교의 데이비드 라비노위츠 등에 의해 처음 관측되었습니다. 며칠 후 칠레, 스페인, 하와이 망원경에서도 관측이 이뤄졌습니다. 스피처 우주망원경으로도 관측을 시도했지만, 탐지하지는 못했습니다. 

이름은 북민 극북지방에 사는 원주민(이누이트족)에게 전해지는 바다의 여신 '세드나'에서 따왔습니다. 태양빛이 거의 닿지 않고 표면 온도가 영하 240ºC 이하로 추정되는 혹한의 북극해 해저에 산다는 전설을 가진 신의 이름을 붙인 것입니다. 궤도 확정 전에 이름이 제안되어 논란이 되었으나, 2004년 9월 소행성 번호 90377번으로 등록되었습니다. 

한편, 2004년 3월 16일 일부 언론에서 '10번째 행성 발견'이라고 보도했지만, 당초부터 크기나 주변 천체에 미치는 영향력 등을 고려할 때 세드나가 행성으로 분류될 가능성은 낮게 점쳐졌습니다. 

장원타형 궤도

세드나의 궤도는 장타원형이며, 근일점 거리는 76 au, 원일점 거리는 약 937 au로 추정됩니다. 발견 당시 태양으로부터 90 au의 거리에 있었습니다. 세드나의 공전 주기는 11,400년 주기로 태양 주위를 돌고 있는 것으로 알려져 있습니다. 세드나는 근일점으로 지구 궤도 속도의 1.3%에 불과한 속도로 태양을 공전합니다. 근일점 거리는 2013년 현재 발견된 소행성 중 가장 멀리 떨어져 있으며, 2004년 XR190의 52 au를 앞질렀습니다. 궤도 길이 반경이 더 길고 원일점이 세드나보다 먼 궤도를 공전하며 지름이 100㎞를 넘을 가능성이 있는 천체로는 2012 DR30과 2006 SQ372가 발견되었습니다. 또한 2008년 현재로는 엘리스가 더 멀리 위치해 있었음에도 불구하고 세드나가 가장 멀다고 알려진 이유는 근일점의 거리라는 특이한 궤도에 있습니다. 이는 에지워스 카이퍼 벨트의 완전한 바깥쪽을 지나고 있어 산란원반 천체라고 보기도 어렵고, 2012 VP113이 발견되기 전까지는 거의 유일한 예외적인 '먼' 천체였습니다. 

2016년 발표된 논문에서 세드나의 2012 VP113을 포함한 6개의 카이퍼 벨트 천체들의 특이한 궤도가 지구의 약 10배의 질량을 가진 가상의 행성인 플래닛 나인의 영향일 가능성이 제기되었습니다.

 

세드나의 물리적 특성

발견 당시 자전 주기가 약 40일로 매우 긴 것으로 관측되어 세드나에 위성이 존재하고, 그 조석력에 의해 자전속도가 느려진 것이 아닌가 하는 추측이 있었으나 허블우주망원경 관측에서 위성은 발견되지 않았고, 어느 정도 큰 위성을 가지고 있을 가능성은 극히 낮다고 여겨졌습니다. 또한 이후 관측을 통해 실제 세드나의 자전 주기는 10.3시간으로 이런 종류의 천체로는 전형적인 시간으로, 초기 관측 결과는 잘못된 것임이 밝혀졌습니다. 이로써 세드나에 거대 위성이 존재한다고 가정할 이유가 없어졌습니다. 그러나 조석력에 의해 자전 속도를 늦추지 않을 정도의 저질량 위성이 존재할 가능성을 부정하는 것은 아닙니다. 그러나 위성을 찾으려는 시도는 단 한 번밖에 이루어지지 않았으며, 위성이 놓쳤을 가능성이 최대 25%까지 존재할 수 있다는 가능성이 제시되고 있습니다.

 

세드나는 태양계에서 화성에 이어 두 번째로 붉은 색을 띠는 천체로, SMART 망원경의 관측에 따르면 가시광선에서 세드나는 태양계에서 가장 붉은 천체 중 하나이며, 화성과 거의 비슷하게 붉은 색을 띠고 있습니다. 태양빛보다 우주의 영향을 더 많이 받는 먼 소천체들은 솔린과 같은 유색 물질이 표면에 쌓여 붉은 색을 띠는 경우가 많다고 알려져 있지만, 세드나에도 해당되는지 여부는 알려지지 않았습니다. 단순한 유기 화합물로 형성된 탄화수소 또는 솔린의 표면 코팅에 의해 발생한다고 예측했습니다. 세드나의 표면은 색상과 스펙트럼이 균일합니다. 이는 세드나가 태양에 가까운 물체와 달리 아스보르스와 같은 신선한 얼음 같은 물질의 밝은 패치를 노출시키는 다른 물체의 영향을 거의 받지 않기 때문일 수도 있습니다. 세드나와 2006 SQ372, 2000 0067은 바깥쪽의 큐비와노와 센타우로스 포러스와 색을 공유하며 비슷한 지역적 기원을 암시합니다. 

 

Trujillo 등은 세드나의 표면 구성에 메탄 얼음 60%, 물 얼음 70%의 상한선을 설정했습니다. 메탄의 존재는 세드나 표면에 솔린이 존재한다는 것을 더욱 뒷받침합니다. Barucci 등은 세드나의 스펙트럼을 트리톤의 스펙트럼과 비교하여 메탄과 질소 얼음에 속하는 약한 흡수대를 검출했습니다. 이러한 관찰을 통해 그들은 표면의 다음 모델을 제안했습니다. 24%는 트리톤형 솔린, 7%는 무정형 탄소, 10%는 고체 질소, 26%는 메탄올, 33%는 메탄입니다. 메탄과 물의 얼음 검츨은 2006년 스피처 우주망원경의 중적외선 측광에 의해 확인되었습니다. 표면에 질소가 존재한다는 것은 적어도 단기간 동안 세드나의 대기가 희박하게 있다는 것을 시사합니다. 근일점 부근 200년 동안 세드나의 최대 온도는 35.6K에 달합니다. 그 진홍색 스펙트럼 구배는 고농도의 유기물질을 나타냅니다. 그 표면에 있는 약한 메탄 흡수대는 세드나 표면의 메탄이 새로 퇴적된 것이 아니라 고대의 것임을 나타냅니다. 이는 세드나가 너무 차갑기 때문에 메탄이 표면에서 증발하여 눈으로 떨어지기에는 너무 차갑다는 것을 의미합니다. 이것은 아마도 트리톤과 명왕성에서도 일어날 것입니다.

 

근 미래의 탐사

세드나는 2076년 7월경 근일점에 도달합니다. 이 태양에 대한 접근은 12,000년 동안 다시는 일어나지 않을 연구 기회를 제공합니다. 세드나는 NASA의 태양계 탐사 웹사이트에 등재되어 있지만, 현재 나사가 어떤 종류의 임무를 고려하고 있는지는 알려지지 않았습니다. 2033년 5월 6일 또는 2046년 6월 23일의 발사 날짜를 기준으로 세드나에 대한 플라이바이 임무는 목성의 중력을 이용하여 24.48년이 걸리는 것으로 계산되었습니다. 탐사선이 2057년 또는 2073년 말에 도착하면 세드나는 태양으로부터 77.27 또는 76.43 au가 됩니다.