소행성의 수수께끼에 싸인 분열 양상을 증명하다.

 

Credit: NASA, ESA, and D. Jewitt (University of California, Los Angeles)

 

사진1> 허블 우주망원경이 촬영한 이 일련의 사진은 2013년 후반에 시작되어 수개월동안 지속되고 있는 소행성의 분열양상을 보여주고 있다.
반경 약 180미터에 달하는 가장 큰 파편들은, 그 표면으로부터 쓸려나와 태양빛의 압력에 의해 밀려나가고 있는 먼지부유물이 만들어낸 꼬리를 가지고 있다.
서로 분리된 간격이 천천히 늘려지고 있는 양상과 파괴가 이루어지기 시작한 시간 범주는, 이러한 파괴가 또다른 소행성과의 충돌에 의해 발생한 것이 아니라는 점을 시사하고 있다.
이러한 파괴의 원인에 대한 한 가지 가설은 태양빛에 의해 이 소행성의 회전이 가속되었고 그 가속에 의한 원심력이 서로 떨어져나갈만큼 상승되었다고 추정하고 있다.

이 사진은 WFC2의 가시광 파장으로 촬영된 것이다.

 

소행성의 수수께끼에 싸인 분열 양상을 증명하다.

허블 우주망원경이 이전에는 전혀 목격된 바 없는, 10여개의 작은 조각으로 파괴된 소행성의 사진을 촬영하였다.

비록 깨지기 쉬운 혜성의 핵이 태양 근처에서 파괴되면서 추락하는 모습은 관측된 바 있지만 소행성 벨트에서 쪼개진 소행성이 관측된 적은 없다.

 

천문학 포렌식 연구를 이끌고 있는 UCLA 데이비드 주위트(David Jewitt)는 관측되기 전에 쪼개진 것으로 보이는 이 소행성의 모습은 정말 놀라운 광경이라는 소감을 피력하였다.

 

P/2013 R3 로 등재된 이 잘게 부서진 소행성은 2013년 9월 15일, 카타리나 판스타스 스카이 서베이에 의해 보풀이 돋은 것 처럼 보이는 변형된 모습으로 처음 관측되었다.

 

이어서 수행된 10월 1일 하와이 마우나 케아 산 정상의 W.M.켁 천문대의 후속 관측에서는 거의 지구만한 크기의 먼지덩어리에 싸인 3개의 조각이 관측되었다.
켁 망원경의 관측자료는 이 천체가 허블 망원경으로 관측할만한 충분한 가치가 있음을 보여주었다고 주위트는 말했다.

 

허블 우주망원경의 첨단 분해능으로 관측한 결과 이 먼지 덩어리에는 실제 10개의 조각이 존재했으며 각각의 조각은 혜성처럼 먼지 꼬리를 가지고 있음이 밝혀졌다.

 

그 중 네 개의 가장 큰 몸집을 가진 파편들은 반경이 약 180미터 정도였으며 이는 풋볼 구장의 두 배에 달하는 크기였다.

 

허블의 관측 데이터는 이 조각들이 사람이 느긋하게 걷는 속도보다 훨씬 느린 시속 1.6킬로미터 정도의 느린 속도로 서로 벌어지고 있음을 보여주었다.

 

이 소행성은 작년 초에 분리되기 시작한 것으로 보이는데 최근 사진들에 이하면 몇몇 새로운 조각들은 다시 합쳐지고 있는 모습을 보여주었다.

 

이러한 현상은 이 소행성이 지금까지 관측된 것과 비교하여 즉시적이고 파괴적인 현상인 다른 소행성과의 충돌로 인해 분리된 것은 아닐 것이라는 추측을 가능하게 한다.
만약 다른 소행성과의 충돌과 같은 초고속의 충돌로부터 이 파편들이 발생했다면, 지금 관측되는 파편들은 훨씬 빠른 속도로 움직이고 있었을 것이다.

 

또한 이 소행성은 내부의 얼음이 덮혀지거나 기화되면서 발생한 압력에 의해 분리된 것도 아닌 것으로 보인다.
소행성은 너무나 차가와서 얼음을 기화시킬 수 없고, 아마도 이 소행성은 태양계의 나이만큼이나 오랫동안, 태양으로부터 4억 8천만 킬로미터라는 엄청난 거리를 계속 유지하고 있었을 것이다.

 

이럴 경우 남는 시나리오는 이 소행성이, 자전속도를 천천히 증가시키는 원인이 되는 태양빛의 미묘한 효과에 의해 분리되었을 것이라는 가정이다.

 

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

 

결국 줄기에 매달리 포도송이처럼 각 조각들은 원심력에 의해 떨어져나왔다는 것이다.

이른 바 YORP효과(야코브스키-오 키프-라드지에프스키-패댁 효과(the Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack effect), 이하 YORP 효과)가
파괴의 원인이 될 수 있다는 가정은 수년동안 과학자들 사이에서 토론되어 왔지만, 이제까지 그것이 확실하게 관측된 적은 없다.

 

이러한 시나리오가 가능하기 위해서라면 P/2013 R3 는 반드시 약하고, 곳곳에 균열이 진 내부를 가지고 있어야 하며, 오래전부터 다른 소행성과 수차례, 그러나 완전한 파괴를 야기시키지는 않은 충돌을 겪었어야 한다.

사실 대부분의 작은 소행성들은 이러한 식으로 여러차례 손상을 입어왔을 것으로 생각되며 그 결과 "파편들이 쌓여있는" 내부 구조를 가지게 되었을 것이다.

 

P/2013 R3 역시 지난 수십억년 동안 좀더 큰 천체들과 파괴적인 충격을 겪었을 것이다.

 

이미 지난 번, 6개의 꼬리를 뿜어내는 활성 소행성(P/2013 P5)의 발견과 함께 ( https://big-crunch.tistory.com/12346885 ) 천문학자들은 태양계에서는 태양 빛으로부터 발생하는 압력이 지름 1.6킬로미터 이하의 작은 소행성들이 쪼개지는데 주요한 작용을 하고 있는지도 모른다는 더 많은 정황증거들을 발견하고 있다.

 

 

무게 약 20만 톤 정도의 이 소행성 파편들은 장래에 수많은 유성의 원천이 될 것이다.
이들 중 대부분은 결국 태양으로 추락할 것이지만 작은 파편들은 언젠간 지구에 충돌하여 하늘을 가로지르며 불꽃을 뿜어내는 유성을 만들어낼 것이다.
 

 

출처 : 허블사이트 2014년 3월 6일 발표 뉴스
          http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/15/

 

참고 : 소행성 P/2013 R3을 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>

News Release Number: STScI-2014-15

Hubble Witnesses an Asteroid Mysteriously Disintegrating

NASA's Hubble Space Telescope has photographed the never-before-seen breakup of an asteroid into as many as 10 smaller pieces.

Though fragile comet nuclei have been seen falling apart as they near the Sun, nothing like this breakup has ever before been observed in the asteroid belt.

"This is a rock. Seeing it fall apart before our eyes is pretty amazing," said David Jewitt of UCLA, who led the astronomical forensics investigation.

The crumbling asteroid, designated P/2013 R3, was first noticed as an anomalous, fuzzy-looking object on Sept. 15, 2013, by the Catalina and Pan-STARRS sky surveys. A follow-up observation on October 1 with the W. M. Keck Observatory on the summit of Mauna Kea, Hawaii revealed three co-moving bodies embedded in a dusty envelope that is nearly the diameter of Earth.

"Keck showed us that this thing was worth looking at with Hubble," Jewitt said. With its superior resolution, Hubble observations soon showed that there were really 10 embedded objects, each with comet-like dust tails. The four largest rocky fragments are up to 200 yards in radius, about twice the length of a football field.

The Hubble data showed that the fragments are drifting away from each other at a leisurely one mile per hour — slower than the speed of a strolling human. The asteroid began coming apart early last year, but new pieces continue to emerge in the most recent images.

This makes it unlikely that the asteroid is disintegrating because of a collision with another asteroid, which would be instantaneous and violent by comparison to what has been observed. Some of the debris from such a high-velocity smashup would also be expected to travel much faster than observed.

Nor is the asteroid coming unglued due to the pressure of interior ices warming and vaporizing. The asteroid is too cold for ices to significantly sublimate, and it has presumably maintained its nearly 300-million-mile distance from the Sun for much of the age of the solar system.

This leaves a scenario in which the asteroid is disintegrating due to a subtle effect of sunlight, which causes the rotation rate to slowly increase. Eventually, its component pieces, like grapes on a stem, gently pull apart due to centrifugal force. The possibility of disruption by this so-called YORP torque has been discussed by scientists for several years but, so far, never reliably observed.

For this to happen, P/2013 R3 must have a weak, fractured interior, probably as the result of numerous, ancient, non-destructive collisions with other asteroids. Most small asteroids, in fact, are thought to have been severely damaged in this way, giving them a "rubble pile" internal structure. P/2013 R3 itself is probably the product of collisional shattering of a bigger body some time in the last billion years.

With the previous discovery of an active asteroid spouting six tails (P/2013 P5), astronomers are seeing more circumstantial evidence that the pressure of sunlight may be the primary force that disintegrates small asteroids (less than a mile across) in the solar system.

The asteroid's remnant debris, weighing in at 200,000 tons, will in the future provide a rich source of meteoroids. Most will eventually plunge into the Sun but a small fraction of the debris may one day hit the Earth to blaze across the sky as meteors.

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