오르트 구름.

오르트 구름.

우리 태양계의 크기는 외계 행성의 크기를 훨씬 능가합니다. 해왕성은 28억 마일(45억 킬로미터)의 거리로 태양에서 알려진 가장 먼 행성이지만 태양계 가장자리를 훨씬 넘어서는 것은 아닙니다. 태양에서 가장 먼 지역은 태양계를 너머에서 분리하는 혜성 및 행성 잔해의 껍질인 오르트 구름입니다. 오르트 구름은 태양에서 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 마일이나 킬로미터와 같은 일반적인 측정법을 사용하는 것은 의미가 없습니다. 대신 단순화를 위해 천문 단위가 사용됩니다. 천문 단위(AU)는 지구와 태양 사이의 거리로, 약 9300만 마일(1억 5000만 킬로미터)입니다. 오르트 구름은 태양으로부터 2,000AU 거리에서 시작하여 100,000AU 거리까지 확장됩니다. 참고로 명왕성은 약 50AU에서 태양을 공전합니다. 오르트 구름이 얼마나 멀리 떨어져 있는지 알려드리자면 보이저 1호 우주선은 현재 지구에서 가장 먼 우주선으로 하루에 약 백만 마일을 이동합니다. 현재 속도로 보이저 1호는 오르트 구름에 도달하는 데 약 300년이 걸리고 가장자리에 도달하는 데 또 다른 30,000년이 걸립니다. 빛의 속도로 여행해도 오르트 구름에 도달하는 데는 약 한 달이 걸리고 가장자리에 도달하는 데는 1년 이상이 걸립니다.

발견 역사

오르트 구름 안에는 태양과 모든 행성이 존재하기 때문에 직접 관측할 수 없습니다. 오르트 구름을 물리적으로 볼 수 있는 유일한 방법은 태양계 외부에서 관찰하는 것입니다. 오르트 구름의 범위를 감안할 때 이것은 현재 불가능하므로 천문학자들은 오르트 구름의 존재를 결정하기 위해 다른 방법에 의존합니다. 오르트 구름의 존재는 일부 혜성의 궤도가 관측된 후 20세기 초에 처음 제안되었습니다. 대부분 얼음으로 구성된 혜성은 때때로 지구에서 볼 수 있는 내부 태양계에 나타납니다. 혜성은 일반적으로 예측 가능한 궤도를 가지며 일정한 간격으로 태양으로 돌아옵니다. 혜성에는 단주기 혜성과 장주기 혜성의 두 가지 유형이 있습니다. 단주기 혜성은 일반적으로 100년 이내에 태양 궤도를 한 바퀴 도는 반면, 장주기 혜성은 한 바퀴 도는 데 수천 년이 걸릴 수 있습니다. 대부분의 혜성의 궤도 경로는 또한 매우 타원형입니다. 즉, 외부 태양계에서 내부 태양계까지 먼 거리를 가로지릅니다. 오르트 구름의 존재는 원래 장주기 혜성에 대한 설명으로 제안되었습니다. 1932년 천문학자 Ernst Öpik은 장주기 혜성이 태양계의 먼 곳에 있는 거대한 혜성 구름에서 기원할 것이라고 예측했습니다. 1950년 천문학자 Jan Oort는 모든 혜성이 결국 태양과 충돌하거나 궤도가 불안정하기 때문에 행성의 중력에 의해 태양계 밖으로 튕겨 나갈 것이라고 주장했습니다.

 

또한 모든 혜성은 태양계 내부를 반복적으로 방문하면서 태양열에 의해 점차 으스러진다. 이 정보를 바탕으로 오르트는 혜성이 현재 궤도에서 형성되었을 가능성이 낮다고 주장합니다. 대신 그는 모든 혜성이 태양계를 둘러싼 잔해 지각에서 기원한다고 주장합니다. 오르트의 예측을 감안할 때 혜성의 외피가 오르트 구름으로 명명된 것은 놀라운 일이 아닙니다.

오르트 구름의 진화

오르트 구름은 태양이 태어난 직후 형성되기 시작했습니다. 다른 행성과 마찬가지로 오르트 구름은 젊은 태양 주위의 원시 행성 원반에서 형성되었습니다. 그러나 태양으로부터 현재 거리에서 오르트 구름이 형성되었을 가능성은 낮습니다. 대조적으로 오르트 구름은 가스 행성 지역에서 형성되었습니다. 가스 거인의 중력은 행성 잔해의 궤도를 방해하고 매우 타원형으로 만들어 대부분을 태양계의 가장 바깥 지역으로 던집니다. 근처에 있는 다른 별들의 중력에 의해 오르트 구름이 태양으로부터 떨어진 안정적인 궤도에 있음을 발견했을 것입니다. 가장 가까운 별은 4광년 이상 떨어져 있지만 태양이 처음 형성되었을 때는 그렇지 않았습니다. 태양은 동일한 수소 구름에서 나오는 많은 별 중 하나가 될 것이며 다른 별들의 중력이 오르트 구름 형성에 역할을 할 것입니다. 실제로 오르트 구름의 약 50%는 다른 별 주변에서 형성된 물질로 생각됩니다. 오르트 구름의 형성 모델은 오르트 구름의 질량이 태양이 형성된 후 약 8억 년 후에 최고조에 달했음을 시사합니다. 이 시점에서 강착 및 행성 형성 과정이 끝나기 시작하여 고갈 속도가 오르트 구름 형성 속도를 초과합니다.

오르트 구름의 구성과 구조

오르트 구름은 태양계를 둘러싼 물질의 큰 무리로 생각할 수 있습니다. 오르트 구름은 외부와 내부의 두 부분으로 나뉩니다. 외부 오르트 구름은 구형이고 내부 오르트 구름은 도넛 모양(원 모양)입니다. 내부 오르트 구름은 약 50,000AU까지 확장되고 외부 오르트 구름은 100,000AU까지 확장됩니다. 태양의 중력은 바깥쪽 오르트 구름을 약하게 묶어 시간이 지남에 따라 주변 공간으로 물질을 잃습니다. 지금부터 수십억 년 후에는 외부 오르트 구름이 존재하지 않을 것입니다.

 

흥미롭게도 내부 오르트 구름의 존재는 외부 오르트 구름이 여전히 존재하는 이유를 설명합니다. 내부 오르트 구름은 더 많은 혜성과 행성 물질을 외부 지역에 공급합니다. 내부 오르트 구름은 외부 영역보다 훨씬 높은 수준의 물질을 포함합니다. 사실, 천문학자들은 전체 오르트 구름이 수조 개의 물체를 포함하고 있다고 예측합니다. 혜성이 너무 많아서 오르트 구름이 거대하다고 생각할 수도 있지만 질량은 지구의 5배에 불과합니다.

 

오르트 구름의 구성은 지구 근처를 지나간 혜성의 구성을 조사하여 결정되었습니다. 대부분의 혜성의 주요 구성 요소는 얼음, 메탄, 에탄, 일산화탄소 및 시안화수소입니다. 그러나 일부 혜성은 소행성대에서 발견되는 소행성과 유사한 구성을 가지고 있어 오르트 구름의 모든 혜성이 주로 얼음으로 구성되어 있지는 않음을 시사합니다.

혜성이 태양계를 여행하는 방법

그렇게 멀리 떨어진 혜성은 어떻게 내부 태양계로 들어갈 수 있었을까요? 오르트 구름을 공전하는 혜성은 너무 멀리 떨어져 있어 태양과 행성의 중력을 무시할 수 있으며 혜성이 태양을 향해 돌진할 가능성은 거의 없습니다. 우리 태양계의 물체가 혜성의 궤도를 방해하기보다는 근처의 다른 별들이 오르트 구름 혜성을 태양계에 진입하게 만들었을 가능성이 더 큽니다. 우리 은하계의 모든 별은 태양을 포함하여 끊임없이 움직이고 있습니다. 때때로 별들은 서로 매우 가깝게 지나가며, 이런 일이 발생하면 일부 물체의 궤도가 바뀔 수 있습니다. 우리 태양계의 경우 먼 과거에 또 다른 별계가 오르트 구름을 통과하여 일부 혜성의 궤도 경로를 방해하고 내부 태양계로 보냈을 수 있습니다.