트로이 소행성은 어떻게 발견됐나
트로이 소행성은 어떻게 발견됐나
  • 함예솔
  • 승인 2021.04.22 16:05
  • 조회수 802
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대부분의 소행성은 화성과 목성 사이의 궤도에 분포하고 있는데요. 하지만 모든 소행성이 화성과 목성 사이의 궤도에 분포하는 것은 아닙니다. 트로이 소행성군(Trojan asteroid group)이라 불리는 소행성 그룹은 목성궤도 위에 있고 목성 앞뒤로 60°위치에 존재합니다. 그렇다면 특이한 위치에 놓여있는 이 소행성들은 언제 처음 발견했을까요? 그리고 왜 트로이 소행성이라고 명명됐을까요? 

소행성.. 출처: 유튜브/NASA Goddard
소행성. 출처: 유튜브/NASA Goddard

‘트로이 소행성’을 발견하다 

 

독일의 천체 사진 작가 막스 볼프(Max Wolf)는 태양계에 대한 우리의 이해를 새롭게 정비하는데 도움을 줬습니다. 1863년 태어난 볼프는 겨우 21살에 혜성을 발견했는데요. 그 후 1890년 그는 새로운 소행성을 발견하기 위해 넓은 들판 사진을 이용할 계획이라고 과감히 선언했죠. 그리고 2년 뒤, 볼프는 18개의 새로운 소행성을 발견했습니다. 그는 이후 입체 좌표 측정기(stereo comparator)를 최초로 사용한 사람이 됐습니다. 입체 좌표 측정기는 뷰 마스터 같은 장치로 움직이는 소행성들이 별이 반짝이는 배경으로부터 튀어나와 보이도록 밤하늘의 두 사진을 한번에 보여주는 장치입니다. 

 

그러던 1906년 2월 22일 볼프는 또 다른 중요한 발견을 했는데요. 특이한 궤도를 가진 소행성을 발견한 겁니다. 목성이 움직이는 동안 이 소행성들은 목성보다 좀 더 앞쪽에 머물러 있었는데 마치 태양 주위를 도는 목성의 궤도에 갇힌 것처럼 보였습니다. 

목성의 라그랑주 점 L4와 L5에 갇혀있는 소행성들. 출처: 유튜브/NASA Goddard
목성의 라그랑주 점 L4와 L5에 갇혀있는 소행성들. 출처: 유튜브/NASA Goddard

독일의 천문학자 아돌프 베르베리히(Adolf Berberich)는 소행성이 목성 앞에 거의 60도 가까이 떨어져 있다는 걸 관측했습니다. 이 구체적인 위치는 스웨덴의 천문학자 칼 샤를리에(Carl Charlier)에게 100년 전 이탈리아-프랑스 수학자인 조세프 루이 라그랑주(Joseph-Louis Lagrange)가 예언한 특이한 행동을 상기시켰습니다. 라그랑주는 만약 소행성과 같은 작은 천체가 태양 주위를 도는 행성의 궤도에 안정된 지점들(L4와 L5라 불리는 라그랑주점)중 한 곳에 놓여진다면, 행성과 태양의 중력이 '0'이 되기 때문에, 행성의 관점에서 이 소행성은 정지해 있을 것이라고 주장한 바 있는데요. 

참고로 라그랑주 점(Lagrange Point)은 우주 공간에서 케플러 운동을 하는 두 천체가 있을 때 그 주위에서 중력이 0이 되는 5개의 점을 말합니다. 지구와 달을 예로 들면 각각 지구와 달로부터의 중력이 균형을 이루는 지점이라고 할 수 있습니다. 예를 들어, 인공위성이 지구와 달 사이에 정지해 있을 수 있는 자리라고 보시면 됩니다.

 

샤를리에는 볼프의 소행성이 목성의 L4 라그랑주 점에 실제로 붙잡혀 있다는 걸 깨달았습니다. 볼프가 발견하기 전까지 라그랑주의 예측은 단지 수학상의 연습문제일 뿐이었습니다. 이 천문학자들은 라그랑주가 옳다는 걸 사진으로 증명했습니다. 8개월 후, 볼프의 대학원생 중 한명인 아우구스트 코프(August Kopff)은 목성의 다른 안정적인 라그랑주점인 L5에서 소행성을 발견했습니다. 몇 달 후 L4에 잡혀 있는 또 다른 소행성도 발견했습니다. 

 

왜 ‘트로이 소행성’이라 부르게 됐나?!

트로이 소행성으로! 출처: 유튜브/NASA Goddard
트로이 소행성으로! 출처: 유튜브/NASA Goddard

라그랑주 점에 있는 소행성 세 개가 발견되자 천문학자들은 이 소행성을 뭐라고 불러야 할 지 고민하기 시작했습니다. 대부분의 소행성들은 그들의 궤도가 특별히 이상하지 않은 한 그리스 로마 신화에 등장하는 여성들의 이름이 주어졌습니다. 그런데 논란이 되고 있는 이 소행성들은 확실히 이상한 궤도를 가지고 있었고 오스트리아의 천문학자 요한 팔리사(Johann Palisa)는 일리아드의 등장인물들의 이름을 따서 아킬레스(Achilles), 파트로클로스(Patroclus), 헥토르(Hektor)라는 이름을 제안했습니다. 

 

아킬레스는 거의 물리칠 수 없는 그리스 영웅이었고 파트로클로스는 그의 친구였습니다. 트로이 의 왕자 헥토르는 결국 파트로클로스를 죽였고, 아킬레스는 헥토르를 죽임으로써 복수에 성공했습니다. 그렇게 새롭게 발견된 소행성들에는 일리아드에서 영감을 받은 이름이 붙여지게 됐습니다. 

천문학자들은 목성의 라그랑주점에 숨어있는 소행성을 계속해서 발견하면서 트로이 전쟁의 영웅들의 이름을 따라 붙였고, ‘트로이 소행성’이라 부르기 시작했다. 비록 일리아드에서 나오는 이름들은 목성의 트로이 소행성들을 위해 마련된 것이지만 결국 ‘트로이 소행성’은 어떤 행성의 안정적인 라그랑주 지점에 머물러 있는 소행성을 지칭하게 됐습니다. 


이후 목성의 L4에 위치한 소행성의 이름은 그리스 등장인물을 따서, 목성의 L5에 위치한 소행성 이름은 트로이의 등장인물을 따서 명명하는 것이 관례가 돼 L4와 L5는 각각 그리스 진영과 트로이 진영이 됐습니다. 팔리사는 처음에 세 개의 소행성을 명명할 때 이러한 관례를 예견하지 못했습니다.

 

그래서 처음 발견된 세 개의 소행성에 붙여진 이름은, 트로이 진영에 있는 그리스의 스파이(파트로클로스)와 아마도 그들의 유명한 맞춤제작 목마를 주문하고 싶어서 그리스 캠프에서 방황했을 트로이 사람(헥토르)에 대한 상상으로 이어집니다. 

루시 미션에서 7개의 목표물. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
루시 미션에서 7개의 목표물. 출처: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

트로이 소행성이라 불리는 이 작은 천체 집단을 관찰하기 위해 우주선이 날아간 적은 아직까지 없습니다. 그런데 드디어 2021년 10월 16일 우주선 루시(Lucy)의 발사가능 시간대가 열리게 됩니다. NASA의 디스커버리 프로그램 미션(NASA Discovery Program mission)이라 불리는 이 미션을 통해 루시는 7개의 트로이 소행성과 주소행성대를 날아다니며 12년 간 이 소행성 군단의 다양성을 조사할 예정입니다. 

 


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