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개뼈 닮은 소행성 ‘클레오파트라’ 길이 270㎞…서울~포항 거리 수준

수정: 2021.09.10 16:24

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▲ 이탈리아 반도와 소행성 클레오파트라의 크기를 비교한 이미지.(사진=ESO/M. Kornmesser/Marchis et al.)

절세 미인의 대명사로 여겨지는 ‘클레오파트라’로 명명된 것과 달리 개뼈(개가 흔히 좋아하는 아령 모양의 뼈다귀)를 닮아 아이러니한 한 소행성의 크기가 예측보다 꽤 크다는 사실이 확인됐다. 이는 역대 가장 선명한 이미지 데이터를 얻어낸 성과다.

미국 우주전문매체 스페이스닷컴 등 외신 보도에 따르면, 대부분 금속으로 된 클레오파트라 소행성(이하 클레오파트라)은 기존 관측에서 길이 200㎞ 정도로 추정됐지만, 새로운 이번 연구에서 길이가 270㎞에 달하는 것으로 확인됐다. 이는 서울에서 포항까지 직선 거리와 맞먹는 규모다.


1880년 오스트리아 천문학자 요한 팔리사에게 처음 발견된 뒤 천문학자들의 마음을 사로잡아온 클레오파트라는 화성과 목성 사이에서 태양을 중심으로 공전한다. 우리 지구에서 가장 가까울 때는 2억㎞ 정도 떨어져 있다. 흔히 ‘개뼈 소행성’으로 불리는 클레오파트라는 20년 전 수행한 레이더 관측 연구에서 소행성 양끝에 둥근 돌출부가 있다는 사실이 확인돼 개뼈처럼 보인다고 해서 이런 별명이 붙여졌다.

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▲ 2017년 7월 수집된 데이터를 기반으로 소행성 클레오파트라와 두 개의 작은 위성 알렉셀리오스와 클레오셀레네를 보여주는 이미지.(사진=ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL 알고리즘(ONERA/CNRS))

클레오파트라는 두 위성을 갖고 있다는 사실이 드러난 바 있다. 이들 위성은 실제 클레오파트라의 자녀들인 알렉산더 헬리오스와 클레오파트라 셀레네 2세의 이름을 따서 각각 알렉셀리오스(Alexhelios)와 클레오셀레네(Cleoselene)라는 이름이 붙여지기도 했다.

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▲ 2017년부터 2019년까지 3년간 촬영된 소행성 클레오파트라의 이미지 11개.(사진=ESO/Vernazza, Marchis et al./MISTRAL 알고리즘(ONERA/CNRS))

국제연구진이 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)을 사용해 확보한 새로운 이미지는 클레오파트라를 여러 각도로 바라본 모습이다. 이는 2017년부터 2019년까지 3년 동안 수집한 것을 미국 캘리포니아주 마운틴뷰에 있는 세티(SETI) 연구소가 주도해 얻은 결과물이다.

이번 연구는 어느 때보다 정확하게 소행성의 크기와 질량을 계측했기에 이 천체를 공전하는 두 위성이 어떻게 형성될 수 있었는지에 대해서도 알 수 있게 해줬다. 이는 클레오파트라가 어떤 두 소행성의 충돌로 완전히 파괴되지 못하고 남은 잔해에서 태어났다는 점을 시사하는 것.

연구진은 또 VLT가 포착한 다양한 이미지 정보를 바탕으로 3D 입체 모형을 제작했고 소행성의 한쪽 돌출부가 다른 쪽 돌출부보다 더 클 수도 있다는 새로운 정보도 알아냈다.

뿐만 아니라 별도의 연구를 통해 클레오파트라의 밀도가 기존 4.5g/㎥가 아닌 3.4g/㎥에 불과하다는 점도 확인됐다. 이는 밀도가 철의 철반 수준임을 시사해 이 소행성이 기존 예측보다 3분의 1 정도 덜 무겁고 이를 공전하는 두 위성의 궤도도 다르다는 점을 보여준다.


밀도가 낮다는 점은 클레오파트라 소행성이 다공질 구조이고 잔해 더미에 불과할수 있으며 두 소행성의 강한 충돌 뒤 떨어져 나온 잔해들이 다시 뭉쳐져 형성됐을 가능성이 크다는 이론을 뒷받침한다.

이에 대해 연구 주저자인 미로슬라브 브로시 체코 카를로바대 교수는 “만일 두 위성의 궤도가 틀렸다면 클레오파트라의 질량 등 모든 데이터가 잘못됐기에 이들 위성의 위치를 알아내야 한다”고 지적했다.

연구진은 이런 새로운 데이터와 정교한 컴퓨터 모형화를 통해 클레오파트라의 중력이 알렉셀리오스와 클레오셀레네의 복잡한 움직임에 어떤 영향을 주고있는지도 논문에 설명했다.

자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
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