명왕성에 대해, 명왕성 퇴출된 이유

2006년 이전에 과학 교육을 받은 사람이라면 '태양계의 행성들은?'이라는 질문을 받았을 때, '수금지화목토천해명'이라고 대답하는 사람이 의외로 많을 것이다. 하지만, 지금 태양계의 행성으로 인정받는 행성은 '수금지화목토천해'로 총 8개이다. 그렇다면 명왕성은 왜 태양계 행성에서 퇴출되었을까? 이번 포스팅에서는, 한때 태양계의 9번째 행성이었던 명왕성에 대해서 먼저 간략하게 알아보겠다. 그 후에 명왕성이 퇴출되기까지 어떠한 일들이 있었는지, 또 어떤 이유로 명왕성이 태양계의 행성에서 퇴출되었는지에 대해서 아래에서 알아보도록 하겠다. 

       차갑고 천체와 동떨어져 있는 명왕성. 출처 : NASA, JHU-APL, SRI, Alex Parker

명왕성에 대해

 

명왕성(Pluto)은 한때 태양계의 아홉 번째 행성으로, 2006년에 태양계 행성에서 퇴출되어 지금은 왜행성의 지위를 가지고 있다. 명왕성의 주요 성분은 암석과 얼음이고, 심지어 지구의 위성인 달보다도 작은 크기를 가지고 있다. 명왕성은 달에 비해 1/3의 부피를 가지고 질량은 1/6 정도이다. 명왕성은 태양과 거리가 멀어서(지구와 태양 사이의 거리의 30배~50배 거리에서 공전한다), 명왕성의 연평균 온도는 약 -223℃로 알려져있다. 따라서 명왕성에 생명체가 존재할 가능성은 극히 희박하다. 명왕성의 중력은 지구에 비해 약 1/14 정도로 매우 약하고, 대기도 매우 희박하다. 뒤에서 더 자세하게 설명하겠지만, 명왕성의 작은 크기와 질량에서 나오는 약한 중력이 명왕성의 퇴출에 큰 기여를 했다.

 

지구, 달, 명왕성의 크기 비교.

명왕성의 발견과 논쟁의 발단

해왕성에 대해서 관측하고 연구한 퍼시벨 로웰에 의하면, 퍼시벨 로웰은 해왕성 바깥에 태양계의 9번째 행성이 있어야 해왕성의 공전·자전 운동이 설명이 된다고 주장했다. 하지만, 명왕성은 밝기도 매우 어둡고, 또 지구와의 거리가 멀어 직접적인 확인은 못하다가, 그의 제자인 클라이드 톰보가 천체의 패턴 분석을 통해 꽤 최근인 1930년에 태양계의 9번째 행성인 명왕성을 발견했다. 하지만, 명왕성의 물리량은 예측값과 많이 달랐고, 이는 명왕성에 대한 논쟁의 씨앗이 된다. 

명왕성의 행성 지위에 대한 논쟁과 명왕성의 퇴출

 

명왕성의 위성인 카론의 발견

 

때는 1978년이었다. 명왕성의 위성인 카론이 발견된 것이다. 이를 연구하던 천문학자들은 위성인 카론을 통해서 명왕성의 질량을 계산해봤는데, 명왕성의 질량은 지구의 약 1/500, 지름은 지구의 약 1/5, 표면적은 남아메리카 대륙과 비슷한 수준인 것으로 확인되었다(달은 명왕성보다 약 5배 크다). 그리고 명왕성이 '위성인 카론의 공전 운동에서 압도적인 주도권을 행사하지 못하는 것'이었다. 이런 연구결과는 명왕성을 행성으로 볼 수 있는지에 대한 논쟁으로 이어졌다. 

 

명왕성과 위성인 카론의 크기 비교. 크기 차이가 그리 크지 않다

왜행성인 에리스의 발견

카론의 발견 후에 명왕성의 행성 지위에 대한 논쟁이 있었지만, 천문학계에서는 천문학계 선배인 클라이드 톰보를 공로를 인정해 명왕성의 지위를 박탈하지 않았다. 하지만, 2005년에 천문학계는 명왕성과 근접한 궤도에 존재하는 명왕성보다 약 1.5배 큰 왜행성인 에리스를 발견했다. 이 발견으로, 명왕성의 행성 지위에 대한 논쟁이 다시 시작되었다. 명왕성과 비슷한 궤도에 존재하고, 명왕성보다 크기도 더 큰 에리스도 행성으로 보자는 의견과 명왕성을 태양계 행성에서 퇴출시키자는 주장이 격돌했다. 이는 천문학계에서 국가의 자존심을 건 싸움으로 번지기도 했지만(명왕성을 발견한 천문학자가 미국인이었기 때문에, 미국 천문학계에서는 명왕성의 지위를 지키려고 했다), 결국 결과는 태양계 행성에 대한 정의의 재정립으로 끝난다. 

태양계 행성의 조건(수정), 명왕성의 퇴출

마지막으로, 이 논쟁에서 비롯되어 새로 합의된 태양계 행성의 조건에 대해서 알아보겠다. 첫 번째 조건, 태양을 중심으로 공전할 것. 두 번째 조건, 중력으로 안정적인 형태를 지닐 것. 세 번째 조건, "자기 궤도 근처의 모든 천체를 위성으로 만들거나 밀어낼 수 있는 능력을 가질 것"이다. 세 번째의 조건이 추가되었는데, 명왕성은 위에서 말한 카론·에리스와의 애매한 관계 때문에 세 번째 조건을 충족하지 못했다(명왕성을 인정했다면, 태양계 행성은 총 12개가 될 뻔했다!). 결국 2006년 천문학계는 명왕성을 태양계 행성의 자리에서 퇴출하게 된다.