명왕성-태양계의 왜소행성

[왕이로소이다]

명왕성 [Pluto, 冥王星]

태양계에 있는 왜소 행성.

명왕성

그리스·로마 신화에 나오는 저승신의 이름을 딴 것이다. 태양계의 9번째 행성이었으나 2006년 행성에서 제외되고 왜소 행성(dwarf planet)으로 분류되면서 국제소행성센터(MPC)로부터 134340이라는 번호를 부여받았다. 태양과의 평균거리가 약 5.913×10⁹㎞이다. 명왕성의 궤도는 이심률(離心率)이 커서(0.246) 약 248년마다 근일점(近日點) 근처에서 해왕성보다 태양에 더 가까워진다. 예를 들어 1979~99년의 20년 동안은 해왕성 궤도의 안쪽에 있게 된다.

명왕성의 궤도는 태양계의 평균면에 대해 17°8′정도 기울어져 있고, 지구에서 아주 멀리 떨어져 있어서 망원경으로 봐도 밝기가 14등급을 넘지 않을 정도로 비교적 어둡다. 밝기는 6.39일을 주기로 약 12％까지 규칙적으로 변한다. 이것은 이 왜소 행성의 표면반사 성질이 일정하지 않으며, 6.39일을 주기로 자전한다는 것을 나타낸다. 지름은 2,200㎞ 조금 넘어, 달 크기의 약 2/3 정도이고 평균밀도는 0.5~0.9g/㎤이다. 이처럼 밀도가 낮기 때문에 많은 천문학자들은 이 왜소 행성이 내행성(지구형 행성)에서 볼 수 있는 고밀도의 암석물질이 아니라 주로 고체 메탄으로 이루어져 있다고 생각한다. 적외선관측으로 명왕성에 메탄 얼음으로 된 극관(極冠)이 있다는 것이 강력히 시사되었으며, 이 극관은 때때로 거의 적도까지 뻗치는 것처럼 보인다. 명왕성의 온도가 매우 낮다는 증거로는 표면물질이 얼어 있다는 것이다. 명왕성이 햇빛을 받는 면의 평균온도는 근일점에서 60K를 넘지 않고, 원일점(遠日點)에서는 약 47K 정도에 불과한 것으로 추정된다. 뒷면의 온도는 20K 정도로 낮다. 이 행성은 또한 메탄으로 된 얇은 대기층을 가진 것으로 보인다.

그 기원과 진화과정은 명확하게 알려져 있지 않지만, 크기·질량·자전·궤도이심률(軌道離心率)·궤도경사각과 같은 물리적 성질이 태양계의 외행성들과는 상당히 다르다. 따라서 명왕성은 외행성과는 다른 방법으로 형성·진화되었을 것으로 추측된다. 몇몇 학자들은 원래 해왕성계의 위성이 떨어져나간 것이라고 주장한다. 명왕성의 성질은 해왕성의 위성인 트리톤과 비슷할 뿐만 아니라 그 궤도는 해왕성 궤도와 주기적으로 교차하며 겨우 3.85×10⁸㎞ 정도 떨어진 거리에 있다. 게다가 최근 컴퓨터 모의실험을 통해, 만약 지구보다 3배 정도 무거운 행성이 4개로 이루어진 가상적인 원시해왕성 위성계에 뛰어들면, 그 위성 가운데 하나는 섭동력(攝動力)을 받아 명왕성과 같은 궤도로 떨어져 나간다는 것이 밝혀졌다.

1930년 미국의 천문학자 클라이드 톰보는 퍼시벌 로웰과 윌리엄 피커링이 예측했던 해왕성의 궤도를 통과하는 행성을 체계적으로 찾는 과정에서 명왕성을 발견했다. 톰보는 애리조나 주 플래그스태프의 로웰 천문대에서 자신이 찍은 일련의 사진에서, 함께 찍힌 수많은 소행성(小行星)에 비해 훨씬 더 느리게 움직이는 새로운 행성을 찾아낸 것이다.

명왕성에는 카론(Charon)·닉스(Nix)·히드라(Hydra) 등 3개의 위성이 있다. 카론의 크기는 명왕성의 절반 정도밖에 안 되고 질량은 1/10 정도이다. 이 위성은 1978년 미국의 천문학자 제임스 크리스티와 로버트 해링턴이 발견했으며, 지옥의 강에서 배로 영혼을 건네주어 플루토에게 심판받게 하는 신화 속의 사공 이름을 따서 카론 (Charon)이라고 이름이 붙여졌다. 히드라와 닉스는 표면반사가 카론과 유사하다고 추정한다면 지름이 각각 60km, 50km로 카론보다 더 작다. 이 두 위성은 명왕성 주변 카론의 궤도 바깥쪽에서 같은 궤도면으로 원궤도를 돈다. 발견 당시 관찰된 바에 따르면 히드라의 궤도반지름은 64,700km이고 닉스의 궤도반지름은 49,400km이다. 히드라와 닉스는 2005년 미국 사우스웨스트연구소 앨런 스턴 등 연구진이 허블 우주 망원경을 이용해 처음 발견했다. 처음에는 임시로 각각 S/2005 P1, S/2005 P2라고 불렸다. 그러나 2006년 발사된 명왕성 탐사선 '뉴 호라이즌스(New Horizons)' 첫 글자 N과 H를 따서 그리스 신화에 등장하는 어둠의 여신 닉스와 지하세계를 지키는 머리가 아홉 개 달린 뱀 히드라로 명명되었다. 카론·닉스·히드라는 2006년 9월 명왕성이 행성에서 제외되며 134340이라는 번호를 부여받음에 따라 각각 134340 I, 134340 II, 134340 III라는 번호를 부여받았다(→ 카론).