혜성
혜성은 태양계 외곽에서 떠돌던 물질의 덩어리가 태양의 인력에 끌려 태양계 내부로 들어와 태양열에 의해서 밝은 머리와 긴 꼬리를 갖게 되는 천체이다. 혜성은 태양을 한바퀴 돌아서 밝은 머리와 긴 꼬리를 갖게 되는 천체이다. 혜성은 태양을 한바퀴 돌아서 다시 태양계 외곽으로 사라진다. 혜성중에는 핼리와 같이 주기적으로 다시 돌아오는 주기혜성과 영원히 사라져 버리는 비주기 혜성이 있는데 혜성은 오랫동안 태양계 외각에 머물면서 태양의 영향을 받지 않았기 때문에 50억년전 태양계가 형성될 때의 물질과 같을 것으로 추정된다.
혜성(Comet)의 유래
혜성은 어느날 갑자기 하늘에 나타나 특유의 긴 꼬리를 늘어뜨리며 밤하늘을 장식하므로 옛날 사람들에겐 두려움의 대상이었다. 혜성의 모습이 긴 꼬리나 나부끼는 머리카락을 갖고있는 희미한 별처럼 보이므로 고대 그리스인들은 혜성을 꼬리별 (Komet:악마의별이란 뜻)이라 불렀으며 여기서 유래하여 오늘날에도 여전히 Comet이라 부르고 있다. 서양에서는 로마의 황제 시저가 폼페이를 공격하는 전쟁이 한창일 때 혜성이 나타났다고 하고 그 후 시저가 부루투스 일당에게 암상당하던 해에도 오리온 자리에 혜성이 나타났다는 기록이 있다.
아리스토 텔레스이후로 혜성은 지구 대기의 현상으로 여겨졌으나 1577년 티코브라헤는 혜성이 천체라는 것을 입증하고 뉴튼은 혜성도 만유인력하에서 움직인다는 것을 증명하였다.
혜성은 거의 1(포물선)에 가까운 장주기 혜성, 그보가 훨씬 적은 수로 나타나고 주기적으로 되돌아오는 단주기 혜성으로 구분된다. 단주기혜성은 또 4가지로 나뉘는데 목성족의 주기는 3-6년, 토성족은 11-18년, 천왕성족은 28-39년, 해왕성족은 62-76년 정도이다. 목성족에 속하는 대표적인 혜성으로는 1816년 발견된 엔케(Enke) 혜성으로 주기는 3.3년으로 가장 짧으며, 리골렛(Rigollet)혜성은 151년, 유명한 핼리(Halley)혜성은 76년으로 해왕성족에 속하는 것을 알수 있다.
대부분의 혜성은 태양으로부터 1AU 또는 2AU근처에 근일점을 두고 있으며, 궤도 경사각은 모든 가능한 값을 갖는다.
혜성 연구의 역사
아리스토텔레스(Aristotles,384-322 B.C.) : 지구 대기 현상이라고 생각 함.
티코 브라헤(Tycho Brahe,1546-1601) : 1577년에 나타난 혜성을 관측. 그때까지 혜성이란 월면아래의 대기중에서 일어나는 현상이라고 믿어왔으나, 관측을 통해 그 혜성이 적어도 달보다는 더 멀고 화성보다는 더 가깝다는 사실을 증명해냄. (동시대 사람인 케플러는 티코와 650km떨어진 곳에서 관측-->두 자료에 의해 시차를 발견-->혜성이 천체임을 입증함.)
헤벨리우스(J.Hevelius,1611-1687) : 혜성의 궤도가 포믈선이라고 생각함.
되르펠(D rffel) : 1688년 혜성을 관측하여 궤도가 포물선임을 입증.
뉴우튼(I.Newton,1642-1727) : 혜성도 만유인력하에서 움직이는한 태양을 촛점으로하는 포물선일것이라는 것을 이론적으로 증명. 당시 혜성의 궤도로서 포물선이외에 2차곡선(타원 및 쌍곡선)도 혜성의 궤도가 될 수 있음을 이론적으로 알았으나 관측된것은 없었다.
1950년 혜성의 빙핵모델 제창. 오르트(Oort)에 의해 혜성운의 존재가 제창.
1951년 관측을 통해 태양풍의 존재가 예언됨.
1957년 혜성에서 방출되는 전파검출.
1962년 금성탐사선 매리너2호에 의해 태양풍의 존재를 확인함.
1965년 혜성에서 방출되는 자외선 검출.
1969년 과학위성 OAO2가 혜성에서 방출되는 자외선을 검출하여 수소 코로나의 존재를 확인함.
1974년 혜성에서 생명이 탄생되었다는 설이 발표됨.
1986년 핼리혜성이 접근함. 국내 아마추어들의 활발한 관측활동이 이루어져 많은 관측 자료를 남김.
역사에 나타난 혜성
옛 사람은 혜성이 나타나면 전쟁, 질병, 기근 등의 재앙이 뒤따른 다고 믿고, 두려워하기가 일수였다. 역사의 기록에 여느 천체보다 유독 혜성의 기록이 오래전부터 남겨진 까닭이 여기에 있다. 우리 나리의 고대 기록에는 신라 시조 9년 3월에 카시오페이아 자리에 나타난 혜성을 비롯하여 많은 기록이 있고, 중국의 기록은 그 이전에서 부터 혜성의 출현이 기록되어 왔다고 한다.
역사적으로는 유명한 혜성의 예로서 널리 알려진 것은 로마의 시이저(기원전 1004 - 44) 시대에 나타났던 것이다. 기원전 49년 1월, 시이저는 루비콘 강을 건너서 로마로 침입을 하였다. 이때의 전쟁의 북쇠통에 나타났던 혜성은 불안과 공포에 떠는 로마 시민들의 눈에는 마치 로마의 재난을 알려주는 하늘의 계시처럼 불길하게 비쳤을 것이 틀림 없다. 기원전44년에 또 하나의 큰 혜성이 나타났다. 이 때 보컬레니우스란 점성술사는, '새로운 시대가 시작 될것이다' 라고 예언을 했다. 공교롭게도 그해 3월 15일 시이저는 암살이 되어 정권이 바뀌고 말았다.
그가 죽은 반년 후, 그의 죽음을 애도하는 추도식이 거행 되었을때, 갑자기 밤하늘에 혜성이 나타나서 그후 7 일간에 북쪽에서 서쪽으로 이동하는 것을 로마 시민들은 보았다. 그들은 생전에 하늘에 이변에 신경을 썼던 시이저가 이제는 스스로 혜성의 모습으로 변하여 하늘을 올라가는 것이라 사상을 했다. 이때 시이저를 기리는 새로운 화폐가 만들어졌는데 그 표면에는 그의 초상, 뒷면에는 혜성이 새겨졌던것이다.
서기 66년, 로마에게 점령당했던 유태인들은 반란을 일으키게 되었다. 이 때 나타났던 혜성의 형태는 구약 성서에, '다비데가 눈을 들어 보니 주님의 사신이 땅과 하늘 사이에 서서 손에 칼을 빼 들고 예루살렘위에 뻗치고 있어...'라고 한 귀절처럼 천사의 손에 잡힌 칼날의 모양을 하고 있었다고 한다. 70년에 이르러 드디어 로마는 이 반란을 진압하게 되었지만, 칼날같은 이 혜성은 다름 아닌 핼리 혜성이었던 것이 후세에 밝혀졌다.
혜성 꼬리와 구성물질
혜성은 태양으로 부터 멀리 떨어져 있을 때에는, 태양빛을 받아 반사하는 '별'로 밖에 보이지 않다가, 태양으로부터 수AU(천문단위:Astro-Unit)인 거리까지 접근하면 혜성의 핵은 온도가 높아져 핵표면의 얼음이 증발하여 지름이 약 10만Km인 희박한 가스체를 만드는데 이것을 Coma라 한다. 혜성의 꼬리(Tail)는 이 코마에서 생기는데, 흔히들 꼬리는 한가닥이라 생각하지만 사실은 두가닥이다. 먼지꼬리(Dust tail)와 이온꼬리(Ion tail)이다.
혜성의 코마는 시아노겐(C2N2), 메탄(CH4), 암모니아(NH3), 물(H2O)로 이뤄져 있고, 태양 가까이 지날 때는 나트륨(Na), 철(Fe), 산소(O), 크롬(Cr),니켈(Ni)과 같은 선 스펙트럼을 가끔 관측할 수 있다.
혜성의 실제크기는 머리(핵+코마)는 지름이 3만-200만Km, 꼬리는 8천만-3억Km에 이르며, 이는 가장 긴 꼬리는 지구공전궤도의 지름과 거의 맞먹는 정도임을 알수 있다.
혜성이 태양을 돌 때 그 꼬리는 항상 태양의 반대 쪽을 향하는것이 특징이며, 이 사실은 꼬리는 태양의 영향을 받기 때문이라는 것을 짐작하게 한다. 연구에 의하면 태양열에 의해서 혜성의 물질인 물, 이산화탄소, 메탄, 암모니아 등이 기화 증발하여 구름처 럼 부풀어 오른 것이 '코마'인데 이것은 아주 가벼워서 태양으로부터 불어닥치는 '태양풍(solar wind)'에 의해서 태양과 반대 쪽으로 휘날리는 결과라고 생각한다. 태양으로 붙어는 그 맹렬한 내부 활동에 의해 '전자' 또는 '양자'가 고속으로 방출되는데 이것이 '태양풍'이다. 혜성이 태양으로부터 멀어지면 꼬리는 다시 짧아지지만 꼬리의 성분은 일부분 우주공간에 흩어져 없어지기 때문에 혜성은 결국 그 질량이 점점 작아진다는 것이다.
혜성이 몰고온 먼지들은 우주공간에 남아있다가 지구가 그곳을 지나게 되면 지구의 중력에 이끌려 대기중에서 빛을 발하게 되는데, 이것이 유성이며 이 유성이 무리지어 나타나는 것을 '유성우'또는 '유성군'이라 한다.
특히 페르세우스자리 유성우현상은 1년중 가장 화려한 것으로 많을땐 시간당 50-70개의 유성이 떨어지기도 한다. 이 페르세우스유성우는 스위프트-터틀(Swift Turtle)이라는 혜성이 뿌리고 간 먼지들이다. 우리가 잘 아는 핼리혜성은 5월초순에 일어나는 물병자리 에타 유성우와 10월 하순의 오리온자리유성우의 모혜성이기도 하다.
혜성이름의 명명법
혜성의 이름은 관례에 따라 발견자의 이름을 따서 붙이는데 슈메이커-레비(Shoemaker-Levy 9) 혜성은 슈메이커와레비가 공동으로 발견하였기 때문에 슈메이커-레비라 불리우며, 보다 정확한 이름은 슈메이커-레비9 혜성으로 뒤의 숫자 9는 슈메이커와 레비가 발견한 혜성들 중 아홉번째를 의미한다. 또한 천문학적으로 붙여진 또다른 이름은 1993e로서 앞의 숫자 1993은 발견 연도를 말하고,뒤의 알파벳은 그 해에 발견된 혜성 순서에 따라 a로부터 시작해서 차례로 붙여준다. 그러므로, 1993e는 1993년에 발견된 다섯번째 혜성을 뜻한다.
핼리(Halley)혜성
1986년 초에 76년의 주기로 지구를 찾아오는 핼리혜성이 29번빼 지구에 접근했다. 1910년에 나타났을 때도 그랬지만 이 혜성은 나타날 때마다 육안으로도 볼수 있을 정도로 밝았기 때문에 이번에도 사람들은 이 혜성을 쉽게 볼수 있을 것으로 기대했었다.핼리는 1986년 4월 11일에 지구로부터 6천 200만 km의 거리까지 접근했으나 밝기가 기대에 미치지 못해서 많은 사람들을 실망시켰다.핼리의 밝기가 기대에 미치지 못했던 것은 혜성이 가장 밝을 때가 태양과 거리가 가장 가까울 떄인데 핼리가태양에 가장 가까웠을 때는 지구가 태양 반대쪽에 있어서 거리가 상당히 멀었고, 또 이때 혜성은 남쪽 하늘에 있었고 만월 떄라 하늘이 밝아서 핼리는 육안으로 식별이 힘들 정도로 흐리게 나타났다.그러나 선진국들의 과학자들은 모처럼의 기회를 놓칠세라 여러 대의 우주선을 보내 핼리와 랑데뷰 시켰다. 핼리혜성은 1705년에 영국의 핼리가 1682년과 1607년 그리고 1531년에 나타났던 혜성의 궤도가 같다는 사실을 알아내어 발견되었다. 이 혜성은 우리나라에서도 고려 성종 8년(989)에 나타난 이래 76년 간격으로 계속 관측된 기록이 있다. 1910년 핼리혜성이 나타났을 때에는 밝기가 4등급으로 육간으로도 똑똑히 보였다. 이때 사람들은 대단한 공포분위기에 휩싸여 세계적으로 큰 소동을 일으켰다. 그것은 지구가 독가스인 시안(CN)으로 가득 찬 혜성의 꼬리를 통과할 것이란 발표가 있었기 때문이다.이 소동으로 유럽에서는 피해를 없앤다는 알약이 그리고 미국에서는 방독면이 불티나게 팔리는 소동일어났다. 결국 혜성은 지구를 스치고 갔으나 여기에는 인체에 해를 줄만큼 높은 밀도를 가진 독가스가 없었기 때문에 무사했다.
혜성의 위험
혜성이 인간사에 영향을 미친다는 생각은 잘못이다. 네덜란드의 천문학자 오르트에 따르면 명왕성의 바깥쪽 지구와 태양 사이거리의 1천~3천배쯤 되는 곳에 수백만 개의 혜성물질이 떠돌고 있는데 이들이 서로의 충돌이나 근처에 있는 별의 중력을 받아 태양으로 끌려 들어온다는 것이다. 일단 끌려 들어온 혜성은 거대 행성인 목성등의 중력으로 궤도가 변화된다. 슈메이커 레비 혜성의 목성과의 충돌로 지구역시 혜성과 충돌할 수 있다는 가능성을 보여준다. 일부 천문학자들에게서 2026년 8월 스위프트-터틀 혜성이 지구와 충돌할지 모른다는 발표가 나와서 사람들을 걱정스럽게 하고 있다. 이러한 충돌이 일어날 확률은 만분의 일이라 하지만 궤도가 더 정확히 알려져야만 하고 지금으로서는 알 수 없다고 한다. 만약 혜성과 충돌하게 되는 일이 일어난다면 유일한 해결책이 핵무기로 미리 혜성을 폭파하는 것이다. 1995년 초에는 지구궤도와 교차하는 마하홀즈2라는 혜성이 지구와 충돌할 가능성을 보였으나 충돌하지는 않았다.
슈메이커-레비 혜성
혜성은 대체로 밝게 빛나는 머리와 길게 늘어진 꼬리로 이루어져 있는데 이런 전형적인 형태가 아니라 마치 구슬을 꿰어놓은 것과 같은 모습의 혜성이 발견되었는데 이 혜성이 결국엔 목성과 충돌했다. 1993년 3월 24일 밤 아마추어 천문학자인 슈메이커와 레비는 미국 팔로마산에서 18인치 망원경으로 아주 기이한 모습의 혜성을 처음 발견했다. 슈메이커-레비 9 혜성이라 불리는 이 혜성은 처음에 5개의 밝은 빛의 덩이가 늘어선 것으로 보였다. 이틀 후에는 이것이 16개로 관측되었고 며칠 후에는 17개로 탐지되었다. 과학자들은 혜성이 이러한 모습을 갖게 된 것은 혜성이 목성의 중력에 의해 부서졌기 때문이라고 추측한다. 슈메이커-레비 혜성은 우리나라 시간으로 1994년 7월 17일부터 22일까지 총 21개의 혜성조각으로 목성과 충돌했다. 그러나 충돌은 지구 반대쪽에서 일어났기 때문에 지구에서는 충돌을 볼수는 없었고 충돌 수시간 후에 흔적만이 관측되었다. 하지만 당시 목성으로 항진 중이던 갈릴레오 호가 이 현상을 관측했다. 이 충돌은 목성표면에 지구보다 훨씬 큰 거대한 크레이터를 만들었고 지구 몇 개를 삼킬수 있을 정도의 목성의 대적점도 혜성과의 충돌로 생겼을 것이라는 주장이 나오는 등, 이 혜성에 대한 관심은 전 세계적으로 높았다. 그런데 슈메이커 -레비가 혜성이 아니라 소행성이라는 주장이 제기되었는데 이것은 혜성의 공통적 특성인 물의 존재 증거가 없기 때문이다. 이 혜성의 충돌장면은 당시 전세계에 방영되었고 초등학생이던 나 역시 관심있게 지켜봤던 기억이 있다.
**http://astro-3.chungbuk.ac.kr/~NGC/
충북대 천문우주학과의천체 화상정보 웹사이트에서 50%내용을 인용했습니다.
Messier Catalog, NGC(New General Catalog) 에대한 자세한 정보가 있는 곳입니다.