명왕성이 행성에서 퇴출된 이유와 왜행성 기준

명왕성의 큰 하트 컬러_NASA

 

1930년부터 2006년까지, 76년 동안 명왕성은 태양계의 아홉 번째 행성이었습니다. 교과서에도 그렇게 실렸고, 많은 사람이 그렇게 배웠습니다. 그런데 어느 날 갑자기 행성 목록에서 빠졌습니다. 명왕성이 작아진 것도, 사라진 것도 아닙니다. 달라진 것은 명왕성이 아니라 '행성'이라는 말의 정의였습니다.

 

 

명왕성 기본 정보

항목	명왕성	비교
지름	약 2,377 km	달(3,474km)보다 작음
태양과의 거리	약 59억 km (39.5 AU)	지구의 39.5배
공전 주기	248년	—
자전 주기	6.4일	—
표면 온도	약 -230℃	—
위성	5개 (카론이 최대)	—
현재 분류	왜행성	2006년 재분류

 

어떻게 발견됐나

19세기 말, 천문학자들은 천왕성과 해왕성의 궤도가 계산과 미묘하게 어긋난다는 점에 주목했습니다. 그 바깥에 또 다른 천체가 있어 중력으로 끌어당기는 것이 아닐까. 이 가상의 천체를 '행성 X'라고 불렀습니다.

1930년, 미국 로웰 천문대의 24세 청년 클라이드 톰보가 이 탐색에 투입됩니다. 방법은 단순하지만 지독했습니다. 며칠 간격으로 같은 하늘을 찍은 사진 두 장을 겹쳐놓고, 위치가 바뀐 점 하나를 찾아내는 것입니다.

수십만 개의 별 사이에서 그는 결국 움직이는 점 하나를 찾아냅니다.

이름은 영국의 11세 소녀 베네티아 버니가 제안한 '플루토'로 정해졌습니다. 로마 신화의 저승의 신입니다. 어둡고 먼 곳에 있는 천체에 어울린다는 이유였습니다.

 

그런데 사실은 우연이었습니다

여기 아이러니가 있습니다. 명왕성은 '행성 X'가 아니었습니다.

명왕성의 질량은 너무 작아서 천왕성이나 해왕성의 궤도에 영향을 줄 수 없습니다. 애초에 궤도 계산 자체에 오차가 있었고, 그 오차는 나중에 해왕성의 질량을 다시 측정하면서 사라졌습니다.

찾던 것은 없었는데, 엉뚱한 곳을 뒤지다 다른 것을 발견한 셈입니다.

 

pluto-dwarf-plane 명왕성의 광활한 질소 얼음 평원(출처 : NASA·ESA 공개 이미지 )

 

왜 행성에서 빠졌나

발단은 2005년이었습니다. 카이퍼 벨트에서 에리스라는 천체가 발견되었는데, 명왕성과 크기가 비슷하고 질량은 오히려 더 컸습니다.

천문학계는 선택의 기로에 놓입니다.

• 에리스를 열 번째 행성으로 인정한다 → 앞으로 비슷한 천체가 발견될 때마다 행성이 늘어난다
• 행성의 정의를 명확히 한다 → 명왕성이 빠질 수 있다

2006년 국제천문연맹 총회에서 후자가 선택되었고, 행성의 조건 세 가지가 처음으로 명문화됩니다. 그런데 명왕성은 세번째 조건에 걸렸습니다. 

조건	내용	명왕성
1	태양 주위를 공전한다	✅ 충족
2	자체 중력으로 구형을 유지할 만큼 크다	✅ 충족
3	궤도 주변의 다른 천체를 정리했다	❌ 미충족

 

세 번째 조건이 무슨 뜻인가

행성은 성장하면서 자기 궤도 주변의 물질을 대부분 흡수하거나 밀어냅니다. 지구는 궤도상에서 압도적인 지배자입니다.

반면 명왕성은 카이퍼 벨트라는 얼음 천체 무리 속에 섞여 있는 여럿 중 하나입니다. 자기 궤도 주변 물질의 총합에 비해 명왕성 자신의 질량이 턱없이 작습니다.

비유하자면 이렇습니다. 지구는 자기 동네를 혼자 쓰는 집주인이고, 명왕성은 큰 아파트 단지의 여러 세대 중 하나입니다. 조금 넓은 집일 뿐 단지의 주인은 아닙니다.

이 결정으로 명왕성은 왜행성(dwarf planet)으로 재분류되었습니다. 현재 왜행성으로 인정된 것은 명왕성, 에리스, 세레스, 마케마케, 하우메아 다섯입니다.

 

명왕성의 이상한 궤도

명왕성이 다른 행성과 다른 점은 크기만이 아닙니다. 궤도부터 어긋나 있습니다.

첫째, 궤도면이 기울어 있습니다. 여덟 행성은 거의 같은 평면 위를 돕니다. 명왕성은 그 평면에서 17도나 벗어나 있습니다.

둘째, 타원이 심합니다. 태양에서 가장 가까울 때 약 44억 km, 가장 멀 때 약 74억 km입니다.

그 결과 흥미로운 일이 벌어집니다. 1979년부터 1999년까지 20년간, 명왕성은 해왕성보다 태양에 가까웠습니다. 이 기간에는 해왕성이 태양계에서 가장 먼 행성이었습니다.

그렇다고 충돌하지는 않습니다. 명왕성이 태양을 2바퀴 도는 동안 해왕성이 정확히 3바퀴를 도는 3:2 궤도 공명 상태라, 두 천체는 서로 가까워지지 않도록 리듬이 맞춰져 있습니다.

 

pluto-dwarf-planet 명왕성과 위성 가족들 (출처:NASA·ESA 공개 이미지 )

 

카론 — 위성이라기엔 너무 큰

명왕성의 위성 카론은 지름 약 1,212km로, 명왕성 지름의 절반이 넘습니다.

이 비율은 태양계에서 유례가 없습니다. 지구와 달의 지름 비가 약 4:1인데, 명왕성과 카론은 약 2:1입니다.

너무 크다 보니 특이한 현상이 생깁니다. 두 천체의 공통 질량 중심이 명왕성 바깥에 있습니다. 카론이 명왕성 주위를 도는 게 아니라, 둘이 허공의 한 점을 사이에 두고 서로를 도는 구조입니다.

그래서 명왕성-카론을 '이중 왜행성'으로 봐야 한다는 견해도 있습니다.

 

 

뉴호라이즌스가 보여준 것

2006년 1월, 나사는 뉴호라이즌스 탐사선을 발사합니다. 공교롭게도 명왕성이 왜행성으로 강등되기 7개월 전이었습니다. 행성을 향해 출발했는데 도착해 보니 행성이 아니게 된 셈입니다.

9년 6개월을 날아 2015년 7월, 뉴호라이즌스가 명왕성을 스쳐 지나갑니다. 그리고 전송된 사진은 예상을 완전히 뒤엎었습니다.

학계는 명왕성이 얼어붙은 죽은 돌덩이일 것으로 봤습니다. 그런데 실제 모습은 이랬습니다.

하트 모양의 거대한 평원. 스푸트니크 평원이라 불리는 이 지역은 질소 얼음으로 덮여 있고, 충돌 분화구가 거의 없습니다. 표면이 계속 새로 만들어지고 있다는 뜻입니다.

3,000m가 넘는 얼음 산맥. 물이 얼어 만들어진 산으로, 영하 230도에서 물 얼음은 암석만큼 단단합니다.

대기가 있습니다. 매우 희박하지만 질소 중심의 대기층이 확인되었고, 푸른 노을까지 촬영되었습니다.

빙하가 흐릅니다. 질소 얼음이 지구의 빙하처럼 천천히 이동한 흔적이 발견되었습니다.

태양에서 59억 km 떨어진 곳에서, 아무도 지질 활동이 있으리라 예상하지 못했습니다. 그 열이 어디서 오는지는 여전히 논쟁 중입니다.

명왕성과 카론의 측면_NASA

 

자주 묻는 질문

명왕성이 다시 행성이 될 수 있나요?

가능성은 낮습니다. 다만 일부 행성과학자들은 '궤도를 청소했는가'라는 기준이 자의적이라며 반대 입장을 유지하고 있습니다. 이 기준을 엄격히 적용하면 지구조차 궤도 주변에 소행성이 남아 있다는 지적도 있습니다.

왜행성과 소행성은 어떻게 다른가요?

구형을 유지할 만큼 큰가가 기준입니다. 자체 중력으로 둥글어졌으면 왜행성, 감자처럼 울퉁불퉁하면 소행성입니다.

명왕성에 갈 수 있나요?

뉴호라이즌스는 9년 6개월이 걸렸고, 그마저도 감속 없이 스쳐 지나가는 방식이었습니다. 궤도에 진입하려면 훨씬 더 많은 연료와 시간이 필요합니다.

명왕성은 지금도 관측되나요?

지상 망원경으로는 점으로만 보입니다. 표면의 세부는 뉴호라이즌스가 보낸 자료가 사실상 유일한 정보원입니다.

명왕성이 강등된 사건은 종종 '천문학계의 실수'처럼 이야기됩니다. 하지만 실제로는 그 반대에 가깝습니다.

에리스 같은 천체가 계속 발견되는 상황에서, 기준을 세우지 않았다면 행성 목록은 수십 개로 늘어났을 것입니다. 명왕성이 빠진 게 아니라, 명왕성이 속한 새로운 집단이 발견된 것입니다.

그리고 2015년, 아무도 기대하지 않았던 그곳에서 얼음 산맥과 흐르는 빙하가 나왔습니다. 분류가 무엇이든 명왕성이 흥미로운 세계라는 사실은 달라지지 않았습니다.

 

자료 출처

• NASA 뉴호라이즌스 임무 자료(2015)
• 국제천문연맹(IAU) 2006년 제26차 총회 결의
• 오류를 발견하시면 댓글이나 메일로 알려주세요.

 

이름은 왜 명왕성인가

플루토는 로마 신화에서 저승을 다스리는 신입니다. 이 이름을 한자 문화권에서 옮길 때 ‘명왕성(冥王星)’이 되었습니다. ‘명(冥)’은 어둡다, 저승이라는 뜻입니다.

일본에서 먼저 이 번역어를 만들었고 한국과 중국이 함께 쓰게 되었습니다. 태양계 행성 이름이 대부분 이런 경로로 정착했습니다.

• 수성·금성·화성·목성·토성 — 오행에서 따온 동아시아 고유 명칭
• 천왕성·해왕성·명왕성 — 서양 신화 이름을 한자로 옮긴 것

앞의 다섯은 맨눈으로 보여서 고대부터 이름이 있었고, 뒤의 셋은 망원경 발명 이후 발견되어 서양 이름을 번역했습니다. 행성 이름만 봐도 언제 발견됐는지 알 수 있는 셈입니다.

 

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