에우프로수네 소행성족(Euphrosyne family) : 수수께끼의 소행성들을 추적하다.

 

Image credit: NASA/JPL-Caltech

 

사진 1> NASA의 WISE 우주선이 담은 이 사진에는 에우프로수네 소행성족에 속하는 소행성의 움직임이 별들을 배경으로 담겨 있다.

이 사진은 2010년 5월 17일 4시간에 걸쳐 촬영된 것이다.

2013년 NEOWISE라는 이름으로 개칭된 WISE 위성은 적외선망원경을 장착하고 있어 소행성으로부터 발생하는 열기를 감지할 수 있다.

에우프로수네 소행성은 가시광선에서는 매우 어둡게 나타나지만 적외선 파장에서는 밝게 빛을 내고 있다.

이 사진은 3.4마이크론(파란색), 4.6마이크론(청록색), 12마이크론(초록색), 22마이크론(빨간색)의 적외선 파장으로 촬영한 4장의 사진을 합성한 것이다.

움직이는 소행성이 마치 붉은 점이 늘어선 것처럼 보이는 것은 이들이 배경의 별들에 비해 훨씬 차가운 온도를 가지고 있기 때문이다.

별들은 수천도의 온도로 끓고 있지만 소행성의 온도는 일반 실내의 온도보다도 더 낮다.

따라서 별빛은 짧은 파장에서 파란색으로 나타나지만 소행성은 긴파장에서 붉은색으로 나타나는 것이다.

WISE 우주선은 2011년 모든 하늘을 적외선으로 관측하는 원래 임무를 완수한 후 동면에 들어갔다.

최초 임무 수행기간동안 WISE는 소행성과 별들, 은하들을 포함하여 7억 5천만개 천체를 목록화했다.

2013년 8월 NASA는 WISE 위성을 보다 많은 소행성을 찾고 그 특성을 분석하기 위한 목적으로 재가동 시켰다.

 

• NASA는 자신들이 생겨난 곳으로 되돌아가고 있는것처럼 보이는 일련의 지구근접 소행성들을 추적했다.
• 이 소행성들은 소행성 벨트 외곽에 기울기가 큰 공전궤도를 가진 어두운 소행성들인 에우프로수네 소행성족(Euphrosyne family)에 속하는 소행성들일 것으로 생각되고 있다.
• 이번 연구를 위해 NASA는 2013년 새로운 임무를 부여받아 재가동된 NEOWISE의 데이터를 활용하였다.

 

화성과 목성 사이 소행성들이 몰려있는 지역 가까이, 황도면에서 높은 고도를 가진 지역에서 과학자들이 독특한 우주바위들의 집합체를 발견했다.

이들 행성간 공간의 독특한 바윗돌들은 에우프로수네 소행성들로서 아직까지는 그저 멀리 떨어져 있는, 어둠의 신비로운 천체들로 남아 있는 소행성들이다.

소행성벨트의 외곽부에 분포하고 있는 에우프로수네 소행성들은 황도면 위쪽을 지나는 독특한 공전궤도를 가지고 있다.

 

고대 그리스의 기쁨의 여신의 이름을 딴 에우프로수네(Euphrosyne) 소행성은 지름이 약 260킬로미터로서 소행성 벨트에서 크기로 열손가락 안에 드는 소행성이다.

 

약 7억년 전 큰 규모의 충돌로부터 만들어진 잔해일 것으로 생각되는 에우프로수네는 그 이름을 공유하고 있는 작은 소행성들의 가족을 형성하고 있다.

과학자들은 이 소행성족을 만든 충돌이 태양계의 거의 마지막 대충돌에 해당하는 사건일 것으로 생각하고 있다.

 

NASA 제트추진연구소의 과학자들이 주도한 새로운 연구에서는 지구근접 천체(Near Earth Objects, NEOs)에 대한 이해 향상과 지구에 대한 잠재적인 위협요인을 알아내기 위해 지구근접천체 광대역 탐사 위성(Near-Earth Object Wide-field Survey Explorer, 이하 NEOWISE)을 이용하였다.
 
지구근접천체들은 태양 주위를 도는 공전궤도상에서 지구의 궤도와 가까이 접근하는 궤도를 가진 천체로서 태양계 내 천체들의 저장소로부터 공급되는 천체들이다.

이들은 태양 주위를 공전할 때 간혹 지구와 가까운 거리까지 접근한다.

오로지 이러한 이유 하나 때문에 - 그리고 우리의 고향 지구의 안전을 위해서 - 이러한 천체들에 대한 연구는 대단히 중요한 과제가 된다.

 

이번 연구 결과 JPL의 과학자들은 에우프로수네 소행성족은 지금까지 발견되어온 어두운 지구근접천체 중 높은 경사도의 공전궤도를 가진 소행성의 원천일 것으로 생각하고 있다.

과학자들은 이들이 수백만년에 걸쳐 토성과의 중력상호작용을 거치며 지구근접소행성으로 진화하게 되었다는 점을 알아냈다.

지구근접천체는 소행성 벨트에서 발생할 수도 있고 훨신 더 멀리 떨어진 태양계 외곽에서도 발생할 수 있다.

소행성 벨트로부터 유래된 지구근접천체들은 상호간의 충돌 및 행성들과의 중력상호작용을 거치며 지구 공전 궤도와 가까운 궤도로 변화되어왔다고 생각된다.

황도면 위쪽과 소행성벨트의 외곽 모서리 근처에서 유래하는 지구근접천체라면 지구를 향한 궤적을 형성시킨 힘은 대단히 온건한 수준이다.

 

에우프로수네 연구를 진행한 JPL 수석 과학자 조셉 마시에로(Joseph Masiero)의 설명은 다음과 같다.
"에우프로수네 소행성족을 천천히 움직이게 하는 것은 토성공전궤도와 갖는 부드러운 공명관계입니다.
그리고 결국 이들 중 일부가 지구근접천체가 되죠.
이와같은 특별한 중력공명은 비교적 큰 몸집을 가진 에우프로수네 소행성족의 파편들을 지구 근처의 우주로 밀어넣는 경향이 있습니다."

 
에우프로수네 소행성 족을 NEOWISE를 이용하여 연구한 결과 JPL의 과학자들은 이들의 크기와 이들이 반사해내고 있는 태양에너지의 양을 계산해낼 수 있었다.

이러한 작업은 NEOWISE의 적외선 스펙트럼 조종을 통해 열을 감지할 수 있었기 때문에 가능했다.

이를 통해 훨씬 멀리 떨어진 어두운 천체들을 태양빛의 반사나 열감지를 통해 관측하였고, 그 크기까지도 훨씬 정확하게 측정할 수 있었다.

마시에로와 그의 동료들이 연구한 1400개의 에우프로수네 소행성들은 높은 경사도의 타원형 공전궤도를 가지고 있는 큰 몸집의 어두운 소행성들로 판명되었다.

이러한 특징들은 NEOWISE가 관측하고 발견해온 어두운 지구근접천체들 중 특별히 높은 기울기의 공전궤도를 가진 천체가 에우프로수네 소행성족에 속하는 것으로 추정할 수 있는 훌륭한 단서가 된다.

 

NEOWISE는 원래 2009년 광대역 적외선 탐사위성(the Wide-field Infrared Survey Explorer,  WISE)으로서 천체물리학 관측임무를 수행하기 위해 발사된 위성이다.

이 위성은 2011년까지 운용된 뒤 동면에 들어갔다.

그리고나서 NEOWISE 라는 새로운 이름을 달고 두번째 임무를 시작하게 되었다.

 

마시에로는 NEOWISE가 특히 높은 기울기의 공전궤도를 가진 어두운 지구근접 소행성을 찾는데 훌륭한 기능을 제공하고 있다고 말했다.

 

현재까지 소행성벨트에서 알려진 소행성은 70만개가 넘어서고 있으며 이들의 크기는 자갈크기부터 달의 60퍼센트에 해당하는 크기까지 다양하다.
하지만 여전히 발견되지 못한 것도 많다.

이는 지구근접천체가 기원하는 특정 지점이 어디인지를 찾아내기 매우 어렵게 만든다.

 

에우프로수네의 경우는 다른점이 있었다.

마시에로의 설명은 다음과 같다.
"대부분의 지구근접 천체들은 소행성벨트 내의 여러 곳으로부터 옵니다. 그리고는 서로 빠르게 뒤섞여 버리죠.
그러나 에우프로수네 소행성족처럼 특정 지점에 한정되는 경우 우리는 이들만의 경로를 그릴 수 있게 되고,
우리들이 찾아낸 이 어두운 지구근접천체들이 충돌을 통해 탄생한 지점을 알 수 있게 되죠."
 

이 수수께끼의 천체들의 기원과 행동에 대한 향상된 이해는 과학자들로 하여금 일반적인 소행성에 대해 보다 명확한 그림을 그릴 수 있도록 해 줄 것이다.
특히 우리의 고향인 지구와 그 주변을 둘러가는 지구근접천체에게 있어서는 더더욱 명확한 그림을 그릴 수 있게 될 것이다.

이와 같은 연구는 지구근접천체들이 인류의 미래에 잠재적 위협이 된다는 측면에서 매우 중요한 것이며 JPL과 그 파트너들이 이 방랑자들을 가차없이 추적하고 있는 이유이다.

오늘날 미국은 지구근접천체로 알려진 천체 중 98%의 데이터를 보유하고 있다.

 

출처 : NASA Solar System Exploration 2015년 8월 3일 News Release
        http://solarsystem.nasa.gov/news/display.cfm?News_ID=49602

 

참고 : 소행성 에우프로수네를 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>

Tracking A Mysterious Group of Asteroid Outcasts

3 Aug 2015

 

(Source: NASA / JPL)

FAST FACTS:

• A new NASA study has traced some members of the near-Earth asteroid population back to their likely source.

• The source may be the Euphrosyne family of dark, asteroids on highly inclined (or tilted) orbits in the outer asteroid belt.

• The study used data from NASA's NEOWISE space telescope, which has a second life following its reactivation in 2013.

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High above the plane of our solar system, near the asteroid-rich abyss between Mars and Jupiter, scientists have found a unique family of space rocks. These interplanetary oddballs are the Euphrosyne (pronounced you-FROH-seh-nee) asteroids, and by any measure they have been distant, dark and mysterious -- until now.

Distributed at the outer edge of the asteroid belt, the Euphrosynes have an unusual orbital path that juts well above the ecliptic, the equator of the solar system. The asteroid after which they are named, Euphrosyne -- for an ancient Greek goddess of mirth -- is about 156 miles (260 kilometers) across and is one of the 10 largest asteroids in the main belt. Current-day Euphrosyne is thought to be a remnant of a massive collision about 700 million years ago that formed the family of smaller asteroids bearing its name. Scientists think this event was one of the last great collisions in the solar system.

A new study conducted by scientists at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California, used the agency's orbiting Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) telescope to look at these unusual asteroids to learn more about Near Earth Objects, or NEOs, and their potential threat to Earth.

NEOs are bodies whose orbits around the sun approach the orbit of Earth; this population is short-lived on astronomical timescales and is fed by other reservoirs of bodies in our solar system. As they orbit the sun, NEOs can occasionally have close approaches to Earth. For this reason alone -- the safety of our home planet -- the study of such objects is important.

As a result of their study, the JPL researchers believe the Euphrosynes may be the source of some of the dark NEOs found to be on long, highly inclined orbits. They found that, through gravitational interactions with Saturn, Euphrosyne asteroids can evolve into NEOs over timescales of millions of years.

NEOs can originate in either the asteroid belt or the more distant outer reaches of the solar system. Those from the asteroid belt are thought to evolve toward Earth's orbit through collisions and the gravitational influence of the planets. Originating well above the ecliptic and near the far edge of the asteroid belt, the forces that shape their trajectories toward Earth are far more moderate.

"The Euphrosynes have a gentle resonance with the orbit of Saturn that slowly moves these objects, eventually turning some of them into NEOs," said Joseph Masiero, JPL's lead scientist on the Euphrosynes study. "This particular gravitational resonance tends to push some of the larger fragments of the Euphrosyne family into near-Earth space."

By studying the Euphrosyne family asteroids with NEOWISE, JPL scientists have been able to measure their sizes and the amount of solar energy they reflect. Since NEOWISE operates in the infrared portion of the spectrum, it detects heat. Therefore, it can see dark objects far better than telescopes operating at visible wavelengths, which sense reflected sunlight. Its heat-sensing capability also allows it to measure sizes more accurately.

The 1,400 Euphrosyne asteroids studied by Masiero and his colleagues turned out to be large and dark, with highly inclined and elliptical orbits. These traits make them good candidates for the source of some of the dark NEOs the NEOWISE telescope detects and discovers, particularly those that also have highly inclined orbits.

NEOWISE was originally launched as an astrophysics mission in 2009 as the Wide-field Infrared Survey Explorer, or WISE. It operated until 2011 and was then shut down. But the spacecraft, now dubbed NEOWISE, would get a second life. "NEOWISE is a great tool for searching for near-Earth asteroids, particularly high-inclination, dark objects," Masiero said.

There are over 700,000 asteroidal bodies currently known in the main belt that range in size from large boulders to about 60 percent of the diameter of Earth's moon, with many yet to be discovered. This makes finding the specific point of origin of most NEOs extremely difficult.

With the Euphrosynes it's different. "Most near-Earth objects come from a number of sources in the inner region of the main belt, and they are quickly mixed around," Masiero said. "But with objects coming from this family, in such a unique region, we are able to draw a likely path for some of the unusual, dark NEOs we find back to the collision in which they were born."

A better understanding of the origins and behaviors of these mysterious objects will give researchers a clearer picture of asteroids in general, and in particular the NEOs that skirt our home planet's neighborhood. Such studies are important, and potentially critical, to the future of humanity, which is a primary reason JPL and its partners continue to relentlessly track these wanderers within our solar system. To date, U.S. assets have discovered more than 98 percent of the known NEOs.

NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California, manages the NEOWISE mission for NASA's Science Mission Directorate in Washington. The Space Dynamics Laboratory in Logan, Utah, built the science instrument. Ball Aerospace & Technologies Corp. of Boulder, Colorado, built the spacecraft. Science operations and data processing take place at the Infrared Processing and Analysis Center at the California Institute of Technology in Pasadena. Caltech manages JPL for NASA.

NASA's Near-Earth Object Program at NASA Headquarters, Washington, manages and funds the search, study and monitoring of asteroids and comets whose orbits periodically bring them close to Earth. JPL manages the Near-Earth Object Office for NASA's Science Mission Directorate in Washington.

For more information about NEOWISE, visit:

 

http://www.nasa.gov/neowise

 

More information about asteroids and near-Earth objects is available at:

 

http://neo.jpl.nasa.gov

 

http://www.jpl.nasa.gov/asteroidwatch

 

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2015-256

DC Agle
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-393-9011
agle@jpl.nasa.gov