P/2013 P5 - 6개의 꼬리를 가진 괴상한 소행성의 발견

 

Credit: NASA, ESA, D. Jewitt (University of California, Los Angeles), J. Agarwal (Max Planck Institute for Solar System Research), H. Weaver (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory), M. Mutchler (STScI), and S. Larson (University of Arizona)

 

사진1> 허블우주망원경이 촬영한 이 사진은 소행성벨트의 P/2013 P5로 등재된 소행성으로부터 혜성과 같은 꼬리 6개가 뿜어져나오는 모습을 담고 있다.

이 혜성의 괴상한 외양은 하와이 Pan-STARRS 서베이 망원경을 이용하여 처음 발견되었다.

허블 우주망원경이 이 다수의 꼬리를 발견한 것은 2013년 9월 10일 이다.

그리고 허블 우주망원경이 9월 23일 이 소행성을 다시 관측했을 때 이 소행성의 외양은 완전히 달라져 있어서 마치 소행성이 완전히 스스로의 구조를 뜯어고친것처럼 보였다.

이러한 현상에 대한 한가지 가설은 이 소행성의 회전이 소행성에 붙은 먼지들을 표면으로부터 뜯어내어 우주공간으로 던저버릴만큼 증가했고 이렇게 내쳐진 먼지가 태양빛에 의해 쓸려 나갔을 것이라는 견해이다.

이론적으로는 소행성의 회전이 태양 빛에 의해 증가되는 것이 가능하다고 보고 있다.

이 꼬리의 구조를 분석한 결과에 의하면 이 천체는 최소한 5개월 전부터 먼지를 분출하기 시작해왔다.

이 사진은 허블 WFC3로 촬영된 것으로서 왼쪽 사진은 2013년 9월 10일에 촬영된 것이며, 오른쪽 사진은 2013년 9월 23일에 촬영된 것이다.

 

6개의 꼬리를 가진 괴상한 소행성의 발견

        
천문학자들이 허블우주망원경을 이용하여, 소행성 벨트에서 마치 회전하는 스프링쿨러 또는 배드민턴의 셔틀콕과 같은 모습을 보이는 특이하고 당황스러운 외양을 지난 천체를 관측했다.

이 천체는 소행성과 같은 궤도를 유지하고 있었으나 그 모습은 마치 혜성을 닮았고, 먼지 꼬리를 우주공간으로 쏟아내고 있었다.

 

일반적은 소행성들은 아주 미미한 양의 빛을 반사한다.

그러나 P/2013 P5 로 등재된 이 소행성은 혜성의 꼬리와 같은 꼬리를 무려 여섯개나 가지고 있었으며 이 꼬리들은 마치 마차바퀴의 바퀴처럼 방사상으로 퍼져나오고 있었다.  

 

이 특이한 외양의 천체가 처음 발견된 것은 지난 8월 하와이 Pan-STARRS 1 망원경을 통해서였다.[1]

 

이와 같은 형태의 천체는 일체 그 전에 관측된바 없었기 때문에 천문학자들은 이 수수께끼의 외형을 가진 천체에 대한 적절한 설명을 찾기 위해 고심에 고심을 거듭해왔다.

소행성에서 다수의 꼬리가 발견된 것은 지난 9월 10일 허블우주망원경이 촬영한 사진을 통해서였다.

그리고 허블 우주망원경이 다시 이 소행성을 관측한 9월 23일, 이 소행성의 외형은 완전히 달라져 있었다.

마치 이 소행성이 자신의 겉모습을 완전히 뜯어고친 것처럼 보일 정도였다.

 

수석 연구원인 캘리포니아 대학의 데이비드 즈위트(David Jewitt)의 소감은 다음과 같다.
"우리가 이 천체를 처음 봤을 때는 말 그대로 벙어리가 되고 말았었답니다.
더더욱 놀랍게도 이 천체의 꼬리 구조는 13일만에 먼지 분출과 함께 드라마틱하게 바뀌어져 있었죠.  이러한 현상은 우리를 다시한번 경악에 빠뜨렸답니다.
이 소행성에서 나타나는 모습을 우리는 도저히 믿을 수가 없었어요."

 

이 괴상한 외양에 대한 한 가지 가설은 이 소행성의 회전율이 지속적으로 증가하면서 표면의 먼지들이 떨어져나가게 되고 지난 봄부터 단속적인 먼지의 분출이 시작되었다는 것이다.

 

연구팀은 소행성 충돌 시나리오는 완전히 배제하였다.

왜냐하면 소행성 충돌이라면 어마어마한 양의 먼지가 우주공간에 한꺼번의 쏟아져나왔을 것이기 때문이다.
하지만 P5는 최소 5개월의 기간동안 단속적으로 먼지를 방출해왔다.[2]

 

연구팀의 일원인 독일 린다우 막스 플랑크 태양계 연구소의 제시카 아가발(Jessica Agarwal)의 심혈을 기울인 모델링에 의하면 이 꼬리들은 일련의 순간적인 먼지 분출 사건에 의해 형성된 것일 가능성을 보여주고 있었다. [3]

 

태양으로부터 오는 복사 압력이 이 먼지들을 일련의 흐름으로 분쇄시킨것이다.

 

아가발의 설명은 다음과 같다.

 "우리에게 주어진 관측과 모델링에 의하면 우리는 P/2013 P5가 빠른 속도로 회전을 할 때 이 먼지들이 이탈되어나왔을 것으로 추론할 수 있습니다.
그리고 태양빛이 이 먼지들을 밀어내면서 우리가 지금 눈으로 보는 선명한 꼬리가 만들어진 것이죠."

 

Credit: NASA, ESA, D. Jewitt (University of California, Los Angeles), J. Agarwal (Max Planck Institute for Solar System Research), H. Weaver (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory), M. Mutchler (STScI), and S. Larson (University of Arizona)

 

사진2> 각 꼬리의 위치가 화살표로 표시되어 있으며 이들이 어떻게 변화되어 왔는지를 확실하게 보여주고 있다.
태양은 각 프레임의 상단 오른쪽에 위치하고 있다.

 

소행성은 그 몸체에 유입되는 태양빛의 압력에 의해 회전하게 되고 그 속도가 빨라질수 있을 가능성이 있다. 

즈위트에 의하면 이렇게 소행성의 회전이 점점 빨라지게 되면 소행성의 중력은 약하기 때문에 더 이상 먼지를 붙잡고 있을 수 없게 된다.

이때 먼지들이 소행성의 적도지역을 향해 미끄러져내려오게 되고 비산이 시작되면서 결국 이 먼지들이 우주공간으로 흘러나가면서 꼬리를 형성하게 되는 것이다.

 

지금까지 원래 몸체에서 작은 파편들만이 떨어져나왔는데, 아마도 이 먼지는 100~1000톤 정도일 것으로 보인다. 

지름이 240미터 정도인 이 소행성의 질량은 이보다 수천배 더 무겁다.

 

후행 관측들은 이 먼지들이 소행성의 적도면에서 탈출하고 있는지 여부를 보여주게 될 것이고, 이는 회전에 의한 해체의 강력한 증거가 될 것이다.

 

천문학자들은 또한 이 소행성의 회전율을 측정하려고 노력하고 있다.

즈위트의 해석은 소행성 벨트에서는 일반적인 현상일지 모를 회전에 의한 소행성의 분해현상에 적용될 수 있다.

이것은 심지어 소규모의 소행성들이 최후를 맞는 일반적인 방식일지도 모른다.[4]

 

즈위트의 소감은 다음과 같다.
"천문학에서는 만약 우리가 무언가 하나를 찾게 되면 결과적으로 훨씬 많은 한 무더기의 현상을 발견하게 되죠.
이 천체는 그저 우리를 놀라게한 하나의 천체에 지나지 않지만 훨씬 더 많은 무언가를 가져다줄 첫 번째 발견일거라 확실합니다.

 

즈위트 연구팀의 논문은 The Astrophysical Journal 온라인판에 11월 7일 발표되었다.

 

Credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

 

사진3> 소행성 P/2013 P5 의 구조 개요

 

 

각주

[1] 이 소행성은 2013년 8월 27일 미켈리(Micheli)와 그의 동료들에 의해 발견되었다. 
이 소행성이 처음 지목된 것은  2013년 8월 18일이었으며, 발견되자마자 즉시 MPEC(Minor Planet Electronic Circular)에 보고되었다.   

 

[2] 아가발(Agarwal)은 첫번째 먼지 분출이 4월 15일, 그리고 마지막 먼지 분출은 9월 4일,
그리고 그 사이에 발생한 먼지 분출은 각각 7월 18일과 24일, 8월 8일과 26일 일것으로 계산하였다. 

 

[3] 이보다는 가능성은 낮지만 이 분출이 물의 기화의 결과일 것이라는 의견도 있다.     
비록 소행성 벨트 외곽에, 또는 보다 깊숙한 곳에 위치할 가능성이 있긴 하지만  물로된 얼음이 소행성 벨트에 남아있을 수 있다. 
그러나 P5는 변성 암석질로 구성되어 있어 혜성에서와 같은 방식으로 얼음을 보유하고 있기는 어려울 것으로 보인다. 
P5의 공전궤도와 매우 작은 크기라는 두 가지 요소는 이 소행성이 얼음의 기화에 따라 질량을 잃게 되었다는 가능성은 어렵게 만들고 있다.

 

[4] 사실 이번이 괴상한 소행성 관측의 첫 번째 사례는 아니다. 
허블우주망원경은 2010년에도 X 자 형태의 괴상한 소행성을 관측한 바 있다. 
그러나 이 소행성은  P/2013 P5와는 달리 충돌의 결과에 의해 형성된 것으로 추측되었다. 
1년 후 천문학자들은 세일라(596) 소행성을 관측하였는데 이 소행성은 C 자 모양의 먼지 구름에 휩싸인 꼬리를 가지고 있었다. 
이 소행성 역시 세일라 소행성과 훨씬 작은 천체와의 충돌의 결과 - 이와 같은 충돌이 바로 두 번째만에 포착되어 - 로 추정되었다.

 

 

* 출처 : 유럽우주국(ESA) 허블 2013년 11월 7일 발표 뉴스
            http://www.spacetelescope.org/news/heic1320/

 

참고 : 소행성 P/2013 P5를 비롯한 태양계의 다양한 작은 천체에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          왜소행성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346957
          소행성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346956
          혜성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346955
          유성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346954

 

원문>

사진1>

Hubble views extraordinary multi-tailed asteroid P/2013 P5

These NASA/ESA Hubble Space Telescope images reveal a never-before seen set of six comet-like tails radiating from a body in the asteroid belt and designated P/2013 P5.

The asteroid was discovered as an unusually fuzzy looking object by astronomers using the Pan-STARRS survey telescope in Hawaii. The multiple tails were discovered in Hubble images taken on 10 September 2013. When Hubble returned to the asteroid on 23 September its appearance had totally changed — it looked as if the entire structure had swung around.

One interpretation is that the asteroid's rotation rate has increased to the point where dust is falling off the surface and escaping into space, where it is swept out into tails by the pressure of sunlight. According to this theory, the asteroid's spin has been accelerated by the gentle push of sunlight. Based on an analysis of the tail structure, the object has ejected dust for at least five months.

These visible-light images were taken with Hubble's Wide Field Camera 3. P/2013 P5 is seen on the left as viewed on 10 September 2013, and on the right as seen on 23 September 2013.

Credit:

NASA, ESA, D. Jewitt (University of California, Los Angeles), J. Agarwal (Max Planck Institute for Solar System Research), H. Weaver (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory), M. Mutchler (STScI), and S. Larson (University of Arizona)

 

 

사진2>

Labelled view of extraordinary multi-tailed asteroid P/2013 P5

These NASA/ESA Hubble Space Telescope images reveal a never-before seen set of six comet-like tails radiating from a body in the asteroid belt designated P/2013 P5. P/2013 P5 is seen on the left as viewed on 10 September 2013, and on the right as seen on 23 September 2013.

The asteroid was discovered as an unusually fuzzy looking object by astronomers using the Pan-STARRS survey telescope in Hawaii. The multiple tails were discovered in Hubble images taken on September 10 2013. When Hubble returned to the asteroid on 23 September its appearance had totally changed – it looked as if the entire structure had swung around. The location of each of the tails is indicated by an arrow, showing clearly how they change over time. The Sun is located to the top right of each frame.

One interpretation is that the asteroid's rotation rate has increased to the point where dust is falling off the surface and escaping into space, where the pressure of sunlight sweeps it out into tails. According to this theory, the asteroid's spin has been accelerated by the gentle push of sunlight. Based on analysis of the tail structure, the object has ejected dust for at least five months.

These visible light images were taken with Hubble's Wide Field Camera 3.

Credit:

NASA, ESA, D. Jewitt (University of California, Los Angeles), J. Agarwal (Max Planck Institute for Solar System Research), H. Weaver (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory), M. Mutchler (STScI), and S. Larson (University of Arizona)

 

 

사진3>

Schematic of active asteroid P/2013 P5

This is a diagram of the structure seen around an active asteroid designated P/2013 P5. The NASA/ESA Hubble Space Telescope imaged six dust tails in September 2013. one interpretation is that the asteroid's rotation rate has increased to the point where dust is falling off the surface along the equator and escaping into space. The pressure of sunlight then sweeps the dust into long tails. The entire structure rotates like a wheel.

Credit:

NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

 

 

 

heic1320 - Science Release

When is a comet not a comet?

Hubble astronomers observe bizarre six-tailed asteroid

7 November 2013

 

 

Astronomers using the NASA/ESA Hubble Space Telescope have observed a unique and baffling object in the asteroid belt that looks like a rotating lawn sprinkler or badminton shuttlecock. While this object is on an asteroid-like orbit, it looks like a comet, and is sending out tails of dust into space.

Normal asteroids appear as tiny points of light. But this asteroid, designated P/2013 P5, has six comet-like tails of dust radiating from it like the spokes on a wheel. It was first spotted in August of this year as an unusually fuzzy-looking object by astronomers using the Pan-STARRS 1 telescope in Hawaii [1].

Because nothing like this has ever been seen before, astronomers are scratching their heads to find an adequate explanation for its mysterious appearance.

The multiple tails were discovered in Hubble images taken on 10 September 2013. When Hubble returned to the asteroid on 23 September, its appearance had totally changed. It looked as if the entire structure had swung around.

"We were literally dumbfounded when we saw it," said lead investigator David Jewitt of the University of California at Los Angeles, USA. "Even more amazingly, its tail structures change dramatically in just 13 days as it belches out dust. That also caught us by surprise. It's hard to believe we're looking at an asteroid."

One explanation for the odd appearance is that the asteroid's rotation rate increased to the point where its surface started flying apart, ejecting dust in episodic eruptions that started last spring. The team rules out an asteroid impact because a lot of dust would have been blasted into space all at once, whereas P5 has ejected dust intermittently over a period of at least five months [2].

Careful modelling by team member Jessica Agarwal of the Max Planck Institute for Solar System Research in Lindau, Germany, showed that the tails could have been formed by a series of impulsive dust-ejection events [3]. Radiation pressure from the Sun smears out the dust into streamers. "Given our observations and modelling, we infer that P/2013 P5 might be losing dust as it rotates at high speed," says Agarwal. "The Sun then drags this dust into the distinct tails we're seeing."

The asteroid could possibly have been spun up to a high speed as pressure from the Sun's light exerted a torque on the body. If the asteroid's spin rate became fast enough, Jewitt said, the asteroid's weak gravity would no longer be able to hold it together. Dust might avalanche down towards the equator, and maybe shatter and fall off, eventually drifting into space to make a tail. So far, only a small fraction of the main mass, perhaps 100 to 1000 tonnes of dust, has been lost. The asteroid is thousands of times more massive, with a radius of up to 240 metres.

Follow-up observations may show whether the dust leaves the asteroid in the equatorial plane, which would be quite strong evidence for a rotational breakup. Astronomers will also try to measure the asteroid's true spin rate.

Jewitt's interpretation implies that rotational breakup may be a common phenomenon in the asteroid belt; it may even be the main way in which small asteroids "die" [4]. "In astronomy, where you find one, you eventually find a whole bunch more," Jewitt said. "This is just an amazing object to us, and almost certainly the first of many more to come."

The paper from Jewitt's team appears online in the 7 November issue of The Astrophysical Journal Letters.

Notes

[1] The comet was discovered by Micheli et al. on 27 August 2013. It was spotted in observations from 18 August 2013. The discovery was announced in a Minor Planet Electronic Circular.

[2] Agarwal calculated that the first ejection event occurred on 15 April, and the last one on 4 September 2013. Other eruptions occurred on 18 July, 24 July, 8 August, and 26 August 2013.

[3] A less likely option is that this emission is a result of water ice sublimating. Water ice can survive within the asteroid belt, although only at the outskirts or if buried deep enough within a large enough asteroid to be shielded. However, P5 is likely made of metamorphic rocks, making it incapable of holding ice in the same way that comets do. This, coupled with P5's orbit and its very small size, makes it very unlikely that its mass loss would be due to ice sublimation.

[4] This is not the first time that Hubble has observed a strange asteroid. In 2010, Hubble spotted a strange X-shaped asteroid (heic1016). However, unlike P/2013 P5, this was thought to have been formed by a collision. Later that year astronomers observed asteroid (596) Scheila, an object with a tail that was surrounded by a C-shaped cloud of dust (opo1113a). Again, this asteroid was thought to be the result of a collision between Scheila and a much smaller body — only the second time that such an event has been spotted.

Notes for editors

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between ESA and NASA.

The international team of astronomers in the Hubble study consists of D. Jewitt (UCLA, USA), J. Agarwal (Max Planck Institute for Solar System Research, Germany), H. Weaver (The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, USA), M. Mutchler (STScI, USA), and S. Larson (University of Arizona, USA). The paper, entitled “The Extraordinary Multi-Tailed Main-Belt Comet P/2013 P5”, is published in The Astrophysical Journal Letters.

More information

Image credit: NASA, ESA, D. Jewitt (University of California, Los Angeles), J. Agarwal (Max Planck Institute for Solar System Research), H. Weaver (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory), M. Mutchler (STScI), and S. Larson (University of Arizona)

Links

• Science paper
• NASA press release
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Contacts

David Jewitt
University of California at Los Angeles
Los Angeles, USA
Tel: +1-310-825-2521
Email: jewitt@ucla.edu

Nicky Guttridge
ESA/Hubble, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49-89-3200-6855
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