소행성대

 

 

목성과 화성 사이에 존재하는 소행성대

 

소행성대는 태양을 중심으로 목성과 화성 궤도 사이에 있는 공간을 거의 가로지르는 도넛 모양의 영역입니다. 소행성대는 소행성이라고 불리는 수많은 고체의 불규칙한 형태의 천체들을 포함하고 있으며, 확인된 물체는 다양한 크기입니다. 소행성대는 태양계의 다른 소행성군과 구별하기 위해 주 소행성대 또는 메인 벨트라고 부릅니다.

 

 

소행성대는 태양계에서 매우 작고, 가장 안쪽에 있다고 알려진 항성 원반입니다. 다른 지역에 있는 작은 태양계 천체의 범주에는 지구 접근 천체, 켄타우로스 천체, 카이퍼 벨트 천체, 산란 원반 천체, 세드노이드 천체, 오르트 구름 천체가 있습니다. 소행성대의 총질량은 달의 3%로 계산되는데, 총질량의 약 60%는 세레스, 베스타, 팔라스, 히기에이아 4개의 행성에 포함되어 있습니다.

 

소행성대의 행성 세레스는 지름이 약 950 킬로미터 이며, 베스타, 팔라스, 히기에이아는 평균 지름이 600 킬로미터 미만입니다. 나머지 물체들은 먼지 입자 크기에 불과합니다. 이 소행성대의 물질은 너무 얇게 분포되어 있기 때문에 수많은 무인 우주선들이 사고 없이 소행성대를 통과하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 큰 소행성 간 충돌이 발생하여 소행성 종족을 생성할 수 있으며, 그 구성원은 비슷한 궤도 특성과 조성을 가지고 있을 것입니다. 소행성대 내 소행성들은 스펙트럼에 따라 분류되며 탄소질 C형, 규산염 S형, 금속이 풍부한 M형의 세 가지의 그룹이 있습니다.

 

소행성대는 원시 태양 성운에서 형성된 미해성들의 군으로서, 원시 행성이 형성되기 전의 더 작은 천체입니다. 화성과 목성 사이에서는 목성으로부터의 중력 섭동이 행성으로의 강착을 방해하며, 충돌하는 미행성과 초기 원시 행성 대부분을 붕괴시킨 과도한 운동 에너지를 주었습니다. 그 결과 소행성대의 질량 99.9%가 태양계 첫 1 억 년 동안 손실되고, 몇몇 파편은 내부 태양계로 들어가 내부 행성과의 운석 충돌을 일으켰습니다. 소행성의 궤도는 태양을 중심으로 한 공전 주기가 목성과의 궤도 공명을 형성할 때마다 현저하게 동요하고 있습니다.

 

 

소행성대의 구성

소행성대는 주로 탄소질 소행성 C형, 규산염 소행성 S형, 금속형 소행성 M형의 세 가지 범주로 구성되어 있습니다. 

 

탄소질 소행성은 이름처럼 탄소가 풍부합니다. 소행성대의 바깥 영역을 지배하고 있으며 안쪽에는 드문 편입니다. 탄소질 소행성을 모두 합하면 눈에 보이는 소행성들의 75% 이상을 구성합니다. 탄소질 소행성은 다른 소행성들보다 빨간색을 띠며 반사율 또는 광학적 밝기를 나타내는 알베도는 매우 낮습니다. 탄소질 소행성의 표면 조성은 탄소질 콘드라이트 운석과 비슷합니다. 화학적으로 탄소질 소행성의 스펙트럼은 초기 태양계의 원시적인 조성과 같으며 가볍고 휘발성 물질이 제거된 상태입니다. 

 

규산염이 풍부한 소행성은 일반적으로 태양으로부터 소행성대 안쪽 영역에 존재합니다. 규산염 소행성은 소행성대의 소행성들 중 약 17%를 차지하고 있으며, 알베도는 비교적 높습니다. 규산염 소행성의 표면 스펙트럼은 규산염과 몇 가지의 금속으로 이루어져 있지만, 중요한 사실은 탄소질 화합물이 존재하지 않는다는 것입니다. 이 사실은 규산염 소행성이 원초적인 구성에서 대폭 변경되었음을 보여줍니다.

 

금속이 풍부한 소행성은 보통 소행성대 중앙에 있으며, 탄소질 소행성과 규산염 소행성을 제외한 나머지의 대부분입니다. 금속형 소행성의 일부는 원시 행성들이 충돌하고 파괴된 후 밖으로 나오게 된 금속 핵으로 형성되었다고 추측됩니다.

 

소행성대의 온도는 태양으로부터 거리에 따라 달라집니다. 소행성대 내 먼지 입자의 경우 일반적인 온도는 200 켈빈부터 165 켈빈까지 다양하지만, 천체의 회전에 따라 태양 복사에 번갈아 노출된 후 항성 배경으로 노출되기 때문에 소행성의 표면 온도는 상당히 다를 수 있습니다.

 

한 가지 수수께끼는 소행성대에서 두 번째로 큰 소행성 베스타에서 유래한 베스토이드 V형 소행성 또는 현무암 소행성이 상대적으로 희귀하다는 것입니다. 소행성 형성설에  따르면 베스타 이상 크기의 천체는 지각이나 맨틀을 형성해야 하며, 이들은 주로 현무암으로 구성됩니다. 그 결과 전체 소행성의 반 이상이 현무암이나 감람석으로 구성됩니다. 그러나 관측에 따르면 예측된 현무암질 물질의 99%가 누락되었습니다.

 

 

커크우드 간격

커크우드 간격은 소행성대의 타원형 궤도의 장축 길이의 반지름에서의 간격입니다. 이 간격은 태양을 도는 궤도의 크기를 나타내기 위해 사용되며, 이 값이 소행성의 궤도 주기를 결정합니다. 커크우드 간격은 1800년대 다니엘 커그우드가 처음 발견했습니다. 커크우드는 주변 행성의 중력 섭동이 이 궤도들에서 소행성을 제거한다고 주장했습니다.