카이퍼 벨트

 

 

카이퍼 벨트에 대해서

 

카이퍼 벨트는 태양계 바깥에 있는 별 주위 원반으로 해왕성 궤도에서 30 천문단위 AU 에서 태양에서 50 천문단위 AU까지 펼쳐져 있습니다. 카이퍼 벨트는 소행성대와 비슷하지만 폭은 20배, 질량은 20-200배 정도 훨씬 큽니다. 카이퍼 벨트는 소행성대와 마찬가지로 대부분 태양계가 형성되었을 때의 암석과 금속으로 이루어져 있지만, 카이퍼 벨트 천체의 대부분은 메탄, 암모니아, 물 등 동결 휘발성 물질로 구성되어 있습니다. 카이퍼 벨트는 천문학자들이 일반적으로 왜소 행성으로 받아들이는 대부분의 천체의 거주지입니다. 카이퍼 벨트는 1950년대 네덜란드 천문학자 제러드 카이퍼가 예측해서, 그의 이름을 따서 지어졌습니다. 

 

 

카이퍼 벨트는 태양 주위에 있는 원시 행성 원반의 파편으로 구성되어 있다고 생각되지만, 이들은 완전히 결합하지 못하고 지름 3000 킬로미터 미만의 작은 천체로 형성되어 있습니다. 카이퍼 벨트 내 물체는 산란된 원반의 구성원이나 잠재적 오르트 구름 천체와 함께 총칭하여 해왕성 간 객체 TNO라고 부릅니다. 카이퍼 벨트 천체에는 명왕성, 샤론, 소행성 알비온 등이 있습니다. 명왕성은 카이퍼 벨트의 가장 크고 거대한 구성 천체입니다. 

 

현대 컴퓨터 시뮬레이션은 카이퍼 벨트가 목성과 해왕성의 영향을 강하게 받았음을 보여주고 있으며, 또한 천왕성이나 해왕성도 현재 위치에서 만들어질 수 없음을 시사합니다. 왜냐하면 그 위치에 그렇게 높은 질량의 물체가 존재하지 않았기 때문입니다. 대신 이행성들은 목성 근처에 만들어진 것으로 추정되고 있습니다. 태양계 역사 초기에 행성류가 산란하자 거대한 행성의 궤도의 움직임이 있었습니다. 토성, 천왕성, 해왕성은 밖으로 흐르고 목성은 안으로 움직였습니다. 최종적인 궤도는 목성과 토성이 정확한 1:2 공명에 도달하는 지점으로 움직였습니다. 이러한 공명의 중력적 영향은 결국 천왕성과 해왕성의 궤도를 불안정하게 만들었고, 원시 행성 원반을 가로지르는 높은 궤도 이심률에 천체들이 외부로 산란하는 원인이 되었습니다.

 

카이퍼 벨트의 정확한 기원과 복잡한 구조는 아직 불분명하며 천문학자들은 몇몇 광시야 측량 망원경의 완성을 기다리고 있습니다. 그러한 망원경이 완성된 후에는 현재 알려지지 않은 카이퍼 벨트 천체가 많이 밝혀질 것으로 추측됩니다.

 

 

카이퍼 벨트 구성

카이퍼 벨트는 꽤 두껍고, 천체의 확산 분포는 더 멀리 퍼져 있습니다. 전체적인 모양은 벨트라기 보다는 도넛과 비슷합니다. 카이퍼 벨트의 천체는 암석, 물, 메탄, 암모니아 등 다양한 얼음 혼합물로 구성되어 있습니다. 카이퍼 벨트의 온도는 약 50 켈빈이며, 태양에 가까워지면 기체가 되는 많은 화합물이 고체로 남아 있습니다. 카이퍼 벨트에서 가장 밀도가 낮은 천체는 주로 얼음으로 구성되어 있고, 가장 밀도가 높은 물체는 얇은 얼음 표면을 가진 암석으로 구성되어 있을 가능성이 높습니다. 

 

카이퍼 벨트의 천체들은 태양이나 주요 행성에서 멀리 떨어져 있기 때문에 다른 태양계 천체를 형성하거나 변경하는 과정에 의해 비교적 영향을 받지 않는 것으로 생각됩니다. 따라서 카이퍼 벨트의 조성에서 초기 태양계 구성에 대한 실질적인 정보를 얻을 수 있습니다. 카이퍼 벨트는 지구와의 거리가 매우 멀기 때문에 화학적 구성을 조사하는 것은 매우 어렵습니다. 천문학자가 천체의 조성을 결정하는 주된 방법은 분광학입니다. 천체의 빛이 그 구성색으로 분해하면 무지개와 같은 이미지가 형성되고, 이 이미지를 스펙트럼이라고 부릅니다. 모든 원소 또는 화합물에는 독자적인 분광학적 특징이 있으며 완전한 스펙트럼을 읽음으로써 천문학자는 그 조성을 결정할 수 있습니다.

 

 

고전적 카이퍼 벨트

약 42-48 천문단위AU 지역은 고전적인 카이퍼 벨트로 알려져 있으며, 그곳을 구성하고 있는 천체는 지금까지 관찰된 카이퍼 벨트 천체의 약 3분의 2를 차지하고 있습니다. 최초 발견된 카이퍼 벨트 천체는 이 그룹의 원시 천체로 간주되기 때문에, 고전적인 카이퍼 벨트 천체는 종종 큐비원족이라고 불립니다. 국제천문연합에 의해 확립된 가이드라인은 고전적인 카이퍼 벨트 천체에 창조와 관련된 신화적 존재의 이름을 부여하도록 요구하고 있습니다.

 

고전적인 카이퍼 벨트는 두 개의 다른 개체군의 복합체로 분류합니다. 두 개체군의 궤도가 다를 뿐만 아니라, 색과 알베도도 다릅니다. '동적으로 차가운' 개체군으로 알려진 최초의 개체군은 행성과 매우 유사한 궤도를 가지고 있습니다. 거의 원형이고 궤도 편심률은 0.1 미만이며, 최대 약 10° 인 비교적 낮은 경사를 가지고 있습니다. 두 번째인 '동적으로 뜨거운' 개체군은 최대 30° 경사진 궤도를 가지고 있습니다. 두 개체군이 이렇게 명명된 것은 온도의 차이에 의해서가 아니라, 가스 속 입자가 가열됨에 따라 상대적인 속도가 증가하기 때문입니다.  뜨거운 개체군은 해왕성의 원래 궤도 부근에서 형성되어 거대한 행성의 이동 중에 흩어졌다고 추측되고 있습니다. 반면 차가운 개체군은 현재 위치에서 많든 적든 형성되어 있다고 생각됩니다. 

 

 

카이퍼 절벽

태양계 끝, 50 천문단위AU를 넘어서는 천체가 거의 알려지지 않은 가장자리와 같습니다. 그곳이 실제로 고전적인 카이퍼 벨트의 외부 가장자리인지, 아니면 넓은 갭의 시작인지는 명확하지 않습니다. 카이퍼 절벽으로 알려진 이 급격한 낙하는 현재까지 원인이 불분명합니다.