천문학자들이 발견한 ‘어두운 혜성’ 7개, 두 가지 유형으로 분류돼

과학자들은 소행성처럼 보이지만 혜성처럼 행동하는 바위 같은 우주 물체 7개를 발견했습니다. 이른바 ‘어두운 혜성(Dark Comets)’이라 불리는 이 물체들은 수년간 천문학자들을 당황하게 했으며, 현재 표준 소행성으로 간주되는 근지구 천체의 최대 60%를 차지할 수 있는 것으로 보입니다. 새로운 연구는 이 어두운 혜성을 두 가지 범주로 나눌 수 있음을 시사하며, 이를 통해 과학자들은 이들의 구성과 독특한 궤도를 더 잘 이해할 수 있을 것으로 기대됩니다.

어두운 혜성을 이해하려면 먼저 소행성과 혜성의 기본적인 특성을 알아야 합니다. 혜성은 주로 얼음, 먼지, 그리고 동결된 가스로 이루어져 있으며, 얼음이 승화(고체에서 기체로 변환)되면서 흐릿한 구름 모양의 ‘코마(coma)’가 형성되고 우주를 가로질러 이동하게 됩니다. 반면, 소행성은 얼음이 없는 암석으로 구성되어 있으며, 중력에 의해 궤도를 유지하며 주로 태양에 가까운 곳을 공전합니다.

과학자들은 2016년에 처음 어두운 혜성의 존재를 의심했고, 지난해 이를 공식적으로 확인했습니다. 어두운 혜성은 외형상 소행성처럼 보이지만, 중력의 도움 없이 혜성처럼 이동하며 궤도가 약간씩 변하는 비중력적 가속을 보입니다. 이러한 특징은 어두운 혜성 내부에 얼음이 존재할 수 있음을 시사하며, 승화 과정에서 얼음이 기체로 변하면서 궤도를 변경시킨다고 천문학자들은 믿고 있습니다.

이번 주 월요일 학술지 ‘미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)’에 발표된 연구에서 미국과 이탈리아 여러 관측소의 천문학자들은 7개의 새로운 어두운 혜성을 발견했다고 보고했습니다. 이로써 현재 알려진 어두운 혜성의 총 수는 14개가 되었습니다. 연구진은 이 신비로운 천체들이 ‘외부형 어두운 혜성’과 ‘내부형 어두운 혜성’으로 분류될 수 있다고 밝혔습니다.

외부형 어두운 혜성은 수백 미터 크기의 타원형 궤도를 따르며, 태양계 외곽을 공전합니다. 반면, 내부형 어두운 혜성은 100미터(약 300피트) 이하의 소형 물체로, 거의 원형에 가까운 궤도를 그리며 태양계 내부에 머뭅니다.

혜성 67P/추류모프-게라시멘코 사진

일반적인 혜성(위 사진의 혜성 67P/추류모프-게라시멘코)과 달리, 어두운 혜성은 코마나 흐릿한 꼬리를 형성하지 않습니다. 출처: 유럽우주국(ESA)

연구진은 어두운 혜성이 지구의 물이 어떻게 형성되었는지에 대한 수수께끼를 푸는 열쇠가 될 수 있다고 생각합니다. 그러나 이 가능성은 아직 가설 단계에 있습니다.

“이 어두운 혜성들이 지구에 물을 전달했는지는 알 수 없습니다. 그렇게 단정할 수는 없습니다. 다만 지구의 물이 정확히 어떻게 생겼는지에 대한 논의가 여전히 진행 중이라는 점은 확실합니다.”

미국 미시간 대학교의 천문학 대학원생이자 연구의 주 저자인 애스터 테일러(Aster Taylor)는 이렇게 말하며 “우리가 수행한 연구는 태양계 다른 곳에서 지구 환경으로 얼음이 도달할 수 있는 또 다른 경로가 있음을 보여줍니다”라고 설명했습니다.

테일러와 그의 동료들은 근지구 천체의 약 0.5%에서 최대 60%가 어두운 혜성일 수 있다고 추정하고 있습니다. 이는 상당히 넓은 범위로, 추가 연구를 통해 더 정확한 수치를 밝혀야 합니다. 역학적 모델은 내소행성대(inner asteroid belt)가 어두운 혜성의 잠재적 출처일 수 있음을 시사하지만, 현재까지 해당 지역에서 얼음이 존재한다는 증거는 발견되지 않았습니다.

연구진은 “근지구 천체들은 근지구 환경에서 오래 머물지 않습니다. 그곳은 매우 불안정하기 때문입니다. 이 천체들은 약 1천만 년 동안만 근지구에 머물 수 있습니다. 태양계가 그보다 훨씬 오래되었다는 점을 고려하면, 이는 어딘가 더 큰 소스에서 끊임없이 근지구 천체들이 공급되고 있다는 것을 의미합니다”라고 결론지었습니다.