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지난 7월 초 발견된 성간 천체 아틀라스 혜성(3I/ATLAS)은 그동안 태양계에서 본 것과는 완전히 다른 유형의 천체로 밝혀졌다. 성간 천체란 태양계 밖에서 날아온 천체라는 뜻이다.
지금까지 발견된 대부분의 태양계 혜성들은 핵을 둘러싸고 있는 가스와 먼지층인 코마의 주성분이 주로 물이었지만, 이 혜성의 코마는 이산화탄소로 가득차 있는 것으로 확인됐다. 이는 이 천체가 태양계와는 매우 다른 환경에서 형성됐음을 시사한다.
미국항공우주국(나사)의 아틀라스(ATLAS=소행성 충돌 최종 경보 시스템) 망원경 별내 아파트 전세 을 통해 확인한 아틀라스혜성은 2017년 오우무아무아, 2019년 보리소프 혜성에 이어 과학자들이 발견한 세번째 성간 천체다.
미국항공우주국(나사) 고다드우주비행센터 연구진은 지난 6일 제임스웹우주망원경(JWST)으로 이 혜성을 관측한 결과, 코마에 물보다 이산화탄소가 8배나 더 많다는 걸 발견했다고 최근 발표했다. 이는 태양으로부터 같은 우리은행 대출상담사 거리에 있는 태양계 내의 일반적인 혜성보다 16배나 높은 것이다. 관측 당시 혜성과 태양 사이의 거리는 지구~태양 거리의 약 3배였다. 연구 결과는 국제학술지 ‘천체물리학 저널 레터스’에 제출됐다.
영국 임페리얼칼리지런던의 매튜 젠지 교수(행성과학)는 “높은 이산화탄소 농도는 이 혜성이 물얼음보다 이산화탄소얼음이 더 흔한 행성계에서 형성 유승한내들 됐음을 시사한다”며 “이는 그 행성계가 우리 태양계와 비교했을 때 형성 방식이 근본적으로 달랐다는 걸 뜻한다”고 말했다.



8월 7~15일 스피어엑스우주망원경으로 본 아틀라스혜성. 미국항공우주국 제공


무엇이 그렇게 일 cma고금리 찍 물을 날려보냈을까
일반적으로 행성계는 먼지(고체)와 가스(기체), 수증기(액체) 등이 별을 기준으로 다양한 거리에 다양한 양으로 분포해 있다가 별의 영향으로 점차 가스는 멀리 날아가고 고체 물질이 응집되면서 형성되기 시작한다.
연구진은 현재 아틀라스 혜성의 이산화탄소와 물 분포에 비춰보면 이 혜성이 속했던 중심별은 태 햇살론프리워크아웃 양계보다 더 일찍 수증기를 날려 보냈으며, 먼지와 가스가 밀집돼 있는 원시행성 원반 내의 이산화탄소 얼음선 위치에서 형성되었을 가능성이 있다고 밝혔다. 이산화탄소 얼음선이란 중심별 주변의 온도가 이산화탄소가 기체에서 고체로 변할 수 있을 만큼 낮아지는 지점을 가리킨다.
연구진은 아니면 이 혜성이 이전에 다른 별을 가까운 거리에서 지나쳤기 때문이거나, 그것도 아니면 물이 혜성 표면 아래 깊숙한 곳에 갇혀 있을 가능성도 있다고 덧붙였다.
다른 우주망원경 관측 결과도 잇따라 나오고 있다. 허블우주망원경이 7월21일 관측한 데이터에 따르면 아틀라스혜성의 핵은 지름이 최대 5.6km로 추정됐다. 나사의 스피어엑스(SPHEREx)우주망원경이 이달 7~15일 관측한 데이터에 따르면 핵을 둘러싸고 있는 코마의 지름은 약 34만8000km다.



7월21일 허블우주망원경으로 포착한 성간 천체 아틀라스혜성. 당시 지구와의 거리는 7억7천만km였다. 미국항공우주국 제공


두 달 후 태양에 가장 근접
앞서 영국 옥스퍼드대와 뉴질랜드 캔터베리대 공동연구진은 유럽우주국 가이아우주망원경 등의 관측 데이터를 근거로 이 혜성은 우리 은하에서 상대적으로 더 오래된 영역인 ‘두꺼운 원반’에서 기원한 것으로 보이며, 나이가 76억년 이상일 가능성이 3분의 2라고 추정했다. 태양계보다 30억년 이상 더 오래된 천체일 수 있다는 것이다.
나사는 궤도 분석 결과, 이 혜성은 지구에 위협적인 천체는 아니며 오는 10월30일께 태양에 가장 가까이 접근할 것으로 예상된다고 밝혔다. 근일점에서 태양과의 거리는 2억1천만km, 위치는 화성 궤도 바로 안쪽이다.
하버드대 연구진이 지금까지 발견된 세 성간 천체의 궤적을 토대로 분석한 연구에 따르면 세 천체 중 가장 오래 전에 형성된 것은 두꺼운 원반에서 기원한 아틀라스혜성(46억년 전)이며 , 그 다음이 얇은 원반에서 기원한 보리소프혜성(17억년 전), 오우무아무아(10억년 전)이다.
성간 천체는 왔던 방향으로 다시 돌아가지 않고 태양계를 그냥 통과해 다시 먼 우주로 가버린다. 태양계 내에 존재하는 대부분의 혜성이나 소행성은 태양 중력에 묶여 타원형의 닫힌 궤도를 그리지만 성간 천체는 태양의 중력에 구속되지 않아 쌍곡선 형태의 열린 궤도를 따르기 때문이다.
*논문 정보
JWST detection of a carbon dioxide dominated gas coma surrounding interstellar object 3I/ATLAS.
https://doi.org/10.5281/zenodo.16941949
SPHEREx Discovery of Strong Water Ice Absorption and an Extended Carbon Dioxide Coma in 3I/ATLAS.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.15469
Galactic Trajectories of Interstellar Objects 1I/'Oumuamua, 2I/Borisov, and 3I/Atlas.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.02739
곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr