소행성 디모르포스(Dimorphos)에서 퍼져나온 돌덩이를 촬영하다

DART 위성의 충돌 후 4개월이 지난 2022년 12월 19일에 촬영된 디모르포스 소행성 Image Credits NASA, ESA, David Jewitt (UCLA)

 

1954년에 인기를 끈 노래인 "Shake, Rattle and Roll"은 허블우주망원경의 최근 발견의 주제 음악이 될 법도 하다. 
이번 발견은 NASA의 DART 위성(Double Asteroid Redirection Test)이 소행성 디모르포스(Dimorphos)와 충돌한 후 발생한 여파에 대한 것이다. 

2022년 9월 26일 DART 위성이 디모르포스와 충돌한 이후 
자기보다 규모가 큰 소행성 디디모스(Didymos)주위를 공전하는 디모르포스의 궤도에 약간의 변화가 생겼다. 

천문학자들이 허블우주망원경을 이용하여 여러 돌무더기를 발견했다. 
이 돌무더기는 DART 위성이 디모르포스를 시속 22,400킬로미터로 충돌했을 때 떨어져나온 돌덩이가 뭉쳐져 만들어졌을 것으로 추정된다. 

 

Image Credits NASA, ESA, David Jewitt (UCLA)

허블우주망원경의 측광자료에 따르면 직경 1미터에서 6.7미터까지 다양한 크기의 37개 돌덩이가 포착되었다. 
이 돌무더기가 소행성으로부터 떨어져나오는 속도는 시속 0.8킬로미터 수준으로 이는 자이언트 거북이 걷는 속도와 비슷한 수준이다.  
 또한 이 돌덩이들의 총 질량은 디모르포스 총 질량의 0.1퍼센트 수준이다.  
 
DART 충돌실험 전후과정을 허블우주망원경으로 추적 중인 캘리포니아대학 데이비드 주이트( David Jewitt)의 설명은 다음과 같다.
"이번 관측은 제 기대보다 훨씬 더 멋진 결과를 보여주었습니다. 
 우리가 보고 있는 돌무더기는 디모르포스로부터 질량과 에너지를 떨어내고 있는 것입니다. 
 돌무더기를 구성하는 돌덩이의 숫자나 크기, 형태 모두 디모르포스 표면의 물질들과 일치하는 양상을 보입니다. 
 이러한 모든 단서는 소행성에 충격을 가했을 때 어떤 일이 일어나는지, 

 소행성으로부터 쏟아져 나오는 파편의 최대 크기는 얼마나 되는지를 알려주죠. 
 이 돌무더기는 우리 태양계에서 촬영된 대상들 중 가장 희미한 대상들일 겁니다."
 
주이트는 이번 연구가 2026년 이 이중소행성에 도착을 목표로 진행중인 유럽우주국 헤라 위성 프로젝트에 새로운 차원의 도움을 준 것이라고 설명했다. 
헤라 위성은 디모르포스 소행성의 충돌 후 모습을 보다 상세하게 조사하게 될 것이다. 

주이트는 이 돌무더기가 헤라가 도착할 때까지 퍼져나가기를 계속할 것이고 
이렇게 천천히 퍼져나간 돌무더기들은 이 이중소행성의 공전궤도를 따라 늘어서게 될 것이라고 말했다. 

이 돌무더기가 디모르포스의 파편은 아닐 가능성이 크다. 
이 돌무더기는 DART위성이 충돌하기 2초 전, 그러니까 11킬로미터 전에 마지막으로 촬영된 디모르포스 표면의 널부러져 있던 돌덩이들이었던 것으로 보인다.

 

2022년 9월 26일, 충돌 2초 전에 촬영된 디모르포스 소행성의 표면 모습 Credits NASA, APL

주이트는 충격으로부터 떨어져나온 돌덩이는 디모르포스 표면에 있는 돌덩이의 2%수준일 것으로 예측했다. 

 

또한 이번 관측으로 충돌에 의해 디모르포스 표면에 남겨진 크레이터의 크기를 가늠할 수 있었다. 
주이트는 디모르포스 표면의 돌덩이들이 밀려나면서 지름 50여미터 크기의 원형 경계가 만들어졌다고 말했다. 

이 크레이터의 크기는 헤라 위성에 의해 확실히 측정될 것이다. 

디모르포스는 아주 오래전 디디모스 소행성에서부터 떨어져나온 물질들로 만들어진 것으로 추정된다.
물론 디모르포스는 모천체가 너무나 빠른 자전을 하는 중에 떨어져나왔을 수도 있고 모천체가 다른 천체와 충돌하면서 만들어진 것일 수도 있다. 
어쨌든 이렇게 떨어져나온 물질들이 중력으로 연결된 고리를 만들었고 이로부터 디모르포스가 만들어졌다. 
이러한 과정은 바위 파편들이 상대적으로 약한 중력장으로 느슨하게 연결된 천체를 만들어낸 것으로 보인다. 
따라서 이 소행성의 내부는 단단하게 결속되어 있지 않은, 마치 포도송이와 같은 구조를 가지고 있을 것이다. 

이 돌무더기들이 어떻게 디모르포스 소행성의 표면에서 떨어져나왔는지는 아직 명확하지 않다. 
이 돌무더기들은 허블우주망원경을 비롯한 여러 관측을 통해 포착된 분출 구름의 한 부분일 수도 있다. 
아니면 충돌때 발생한 지진파가  마치 망치에 얻어맞은 종처럼 소행성을 흔들면서 표면의 잡석들이 떨어져나오게 만든 것일 수도 있다. 

주이트는 이 돌무더기를 계속 관측하다보면 그 정확한 궤적을 확정할 수 있는 데이터가 쌓일 것이고 
데이터 분석을 통해 표면 어느 지점에서 이들이 떨어져나왔는지를 확인할 수 있을 것이라고 말했다. 


출처 : 허블사이트 2023년 7월 20일 발표 뉴스