우주에는 삼중성계부터 두 개의 달을 가진 화성과 같은 행성에 이르기까지 중력에 의해 묶인 삼체계가 많이 있습니다. 이제 새로운 연구에 따르면 우리 태양계에서 멀리 떨어져 있는 얼음 물체가 있는 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)에도 그러한 시스템이 있을 수 있다고 합니다. 과학자들은 카이퍼 벨트에서 두 번째 잠재적인 삼중항 시스템을 발견했습니다. 이전에는 쌍성이라고 생각되었던 물체가 실제로 숨겨진 세 번째 구성원을 포함할 수 있습니다. 이 세 번째 물체는 동반 물체와 너무 가까워서 시스템의 궤도 운동에 미치는 영향을 통해서만 감지할 수 있습니다.

이 예술가의 컨셉은 태양계 카이퍼 벨트에 있는 148780 알트지라 시스템에 대한 가능한 시나리오를 묘사합니다. 이는 두 개의 가까운 동반자가 더 멀리 있는 세 번째 구성원의 궤도를 도는 단계적 삼중항 시스템일 가능성이 높습니다. 출처: NASA, ESA, Joseph Olmsted(STScI)

새로 발견된 카이퍼 벨트 트리오는 두 번째 종류일 수 있으며, 이 멀리 있는 물체가 별처럼 충돌이 아니라 중력 붕괴에 의해 형성되었다는 강력한 증거를 제공할 수 있습니다.

만약 확인된다면, 이 발견은 카이퍼 벨트에 숨겨진 삼중항계가 더 있을 가능성을 높여줄 것입니다. 이 이론은 KBO(Kuiper Belt Objects)가 충돌을 통해 형성되지 않고 대신 중력 붕괴를 통해 삼중 시스템을 형성했다고 주장합니다.

지구 위의 허블 우주 망원경 그림입니다. 이미지 출처: ESA/Hubble(M. Kornmesser & L.L. Christensen)

중력에 의해 묶인 세 물체의 운동을 예측하는 것은 수세기 동안 수학자들을 당황하게 했으며, 최근에는 소설과 TV 시리즈인 The Three-Body Problem이 이 문제를 전면에 부각시켰습니다. 그러나 연구자들은 이제 태양계의 먼 카이퍼 벨트에서 겉보기에 안정되어 있는 세 개의 얼음 우주 암석을 발견했습니다. 이번 발견은 NASA의 허블 우주 망원경과 W.M. 하와이의 켁 천문대.

확인된다면 148780 알트지라 성계는 이 지역에서 두 번째로 알려진 삼체 시스템이 될 것이며, 이는 더 많은 삼체 시스템이 존재할 수 있음을 시사합니다. 이번 발견은 태양계의 역사와 카이퍼대 천체(KBO)의 형성에 관한 특정 이론을 뒷받침할 것입니다.

"우주는 지구에서 가장 가까운 별인 알파 센타우리(Alpha Centauri) 시스템을 포함한 삼체 시스템으로 가득 차 있으며, 우리가 카이퍼 벨트에서 발견한 것도 예외는 아닐 것입니다."라고 이번 연구의 주저자이자 유타주 프로보에 있는 브리검 영 대학교(Brigham Young University)를 졸업하고 물리학과 천문학을 전공한 마이아 넬슨(Maia Nelson)은 말했습니다.

1992년에 처음 발견된 KBO는 해왕성 궤도 너머에 위치한 초기 태양계의 고대 얼음 잔해입니다. 지금까지 3,000개 이상의 개체가 등록되었지만 과학자들은 너비가 10마일 이상인 수십만 개가 더 있을 수 있다고 추정합니다. 알려진 가장 큰 KBO는 왜소행성 명왕성이다.

허블의 발견은 세 개의 작은 암석 물체가 바쁜 카이퍼 벨트에서의 충돌의 결과가 아니라 약 45억년 전에 태양 주위에 새로 형성된 물질 원반에서 물질의 중력 붕괴로 직접 형성되었다는 KBO 형성 이론을 뒷받침하는 중요한 뒷받침입니다. 별은 가스의 중력 붕괴를 통해 일반적으로 쌍 또는 삼중으로 형성되는 것으로 알려져 있지만 카이퍼 벨트와 같은 우주 물체가 비슷한 방식으로 형성된다는 아이디어는 아직 조사 중입니다.

알트지라계는 태양계 바깥쪽, 37억 마일(지구와 태양 사이 거리의 약 44배) 떨어진 곳에 위치해 있다. 허블 이미지는 두 KBO가 약 7,600km(4,700마일) 떨어져 있음을 보여줍니다. 그러나 두 물체의 고유한 공궤도 운동을 반복적으로 관찰한 결과, 내부 물체는 실제로 서로 너무 가까워서 그렇게 먼 거리에서는 쉽게 구별할 수 없는 두 물체라는 것을 나타냅니다.

"이렇게 작고 먼 물체의 경우 시스템 내의 두 구성원 사이의 거리는 허블 카메라의 픽셀의 일부에 불과하므로 이것이 삼중항이라는 것을 발견하려면 이미징 방법이 아닌 방법을 사용해야 합니다."라고 Nelson은 말했습니다.

여기에는 시간과 인내가 필요합니다. 과학자들은 알트지라 은하 외부의 물체의 궤도를 관찰하기 위해 허블 천문대와 켁 천문대에서 17년간의 기본 관측 데이터를 수집했습니다.

Altjira 연구의 공동 저자인 브리검 영 대학교의 Darin Ragozzine은 "우리는 시간이 지남에 따라 외부 물체의 궤도 방향 변화를 확인합니다. 이는 내부 물체가 매우 길거나 실제로 두 개의 별도 물체임을 암시합니다."라고 말했습니다.

"우리가 허블 데이터를 다양한 모델링 시나리오에 적용했을 때 삼중항 시스템이 가장 적합했습니다."라고 Nelson은 말했습니다. "다른 가능성은 내부 개체가 두 개의 개별 개체가 서로 가까이 있고 서로 닿는 접촉 바이너리이거나 실제로 팬케이크처럼 이상하고 평평한 개체라는 것입니다."

현재 카이퍼 벨트에는 약 40개의 확인된 바이너리가 있습니다. 이제 이 시스템 중 두 개는 삼체 시스템일 수 있으므로 연구원들은 단일 괴물이 아니라 동일한 상황에서 형성된 삼체 시스템 떼를 볼 가능성이 더 높다고 말합니다. 그러나 증거를 구축하려면 시간이 걸리고 반복적인 관찰이 필요합니다.

자세히 탐사된 유일한 카이퍼 벨트 물체는 명왕성과 NASA의 뉴 호라이즌스 임무가 2015년과 2019년에 각각 방문한 더 작은 물체인 아로코스(Arrokoth)입니다. New Horizons는 Arrokoth가 접촉 바이너리임을 보여줍니다. 이는 KBO에 있어 두 물체가 점점 가까워지고 이제 접촉하거나 병합되어 일반적으로 땅콩 모양을 형성한다는 것을 의미합니다. Ragozzine은 Altjira를 Kuiper Belt 물체인 Arrokoth의 "사촌"으로 묘사합니다. 그러나 그들은 Altjira가 Arrokoth보다 10배 더 크고 폭이 124마일(200km)에 달하는 것으로 추정합니다.

Nelson은 현재 Arokos 클래스에 대한 세부 정보를 얻기 위해 Altjira 상공을 비행할 계획은 없지만 이 매혹적인 시스템을 더 자세히 연구할 수 있는 다른 기회가 임박했다고 말했습니다.

"알트지라(Altjira)는 외부 물체가 중앙 물체 앞으로 지나가는 일식 시즌에 돌입했습니다. 이것은 10년 동안 지속될 것이며 과학자들에게 그것에 대해 배울 수 있는 훌륭한 기회를 제공할 것입니다"라고 Nelson은 말했습니다. NASA의 제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)도 다가오는 사이클 3 관측에서 구성 요소가 동일하게 보이는지 여부를 조사할 예정이므로 Altjira 연구에 합류했습니다.

허블의 연구는 행성 과학 저널(Journal of Planetary Science)에 게재되었습니다.

/scitechdaily에서 편집됨