곽노필의 미래창
목성 근처에 있는 크기 20km 혜성
초속 60km 속도로 태양에 접근 중

7월2일 미국 애리조나 투손의 카탈리나 관측소에서 촬영한 성간 혜성 아틀라스(3I/ATLAS). David Rankin 제공

‘외계에서 온 손님’이라면 으레 실체가 불분명한 유에프오(UFO, 미확인비행물체)를 떠올리거나 에스에프(SF) 영화의 한 장면을 떠올리게 된다. 하지만 천문학자들에게 ‘성간 천체’(interstellar object)라는 확실한 대상이 있다. 말 그대로 외계에서 날아온 천체다.

성간 천체가 또 하나 발견됐다. 다른 별에 기원을 둔 천체가 발견된 건 이번이 세번째다.

미국항공우주국(나사)은 칠레에 있는 아틀라스(소행성 지구 충돌 최종 경보 시스템) 망원경 관측을 통해 궁수자리 방향에서 온 혜성으로 추정되는 성간 천체 아틀라스(3I/ATLAS)를 발견했다고 밝혔다.

현재 지구에서 약 6억7천만km 거리에 있는 이 혜성은 화성 궤도 바깥쪽의 소행성대와 목성 궤도 사이에서 태양 쪽을 향해 날아가고 있다. 이름에 쓰인 ‘3I’는 세번째 성간 천체란 뜻이다.

나사는 지난 1일 이 천체가 처음 발견된 이후 전 세계 3곳(하와이, 남아공, 칠레)의 아틀라스 망원경과 캘리포니아 팔로마천문대 츠비키망원경 등의 추가관측을 통해 성간 천체라는 사실을 알아냈다고 밝혔다.

하버드-스미스소니언 천체물리학센터의 천문학자 조너선 맥도웰은 에이에프피(AFP)에 “흐릿한 부분이 보이는 것으로 보아 암석 천체가 아닌 얼음 천체로 추정된다”고 말했다. 국제천문연맹 소행성센터(MPC)에는 핵을 둘러싸고 있는 가스층인 코마와 짧은 꼬리가 보인다는 관측 보고가 올라와 있다. 이는 가스와 먼지를 분출하는 혜성의 특징이다.

성간 혜성 아틀라스(여기서는 C/2025 N1로 표시)가 우리 태양계를 통과하는 예상 궤적. 미국항공우주국 제공

10월 말 태양에 2억km 근접

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.

혜성의 현재 이동 속도는 초속 60km, 시속 22만km이다. 나사는 태양의 중력 영향을 받아 앞으로 속도가 계속 높아져 10월엔 초속 68km에 이를 것으로 예상했다. 국제학술지 네이처는 “이번에 발견된 천체는 앞서 발견된 두 천체보다 속도가 훨씬 빠르다”고 전했다. 이는 이 천체가 앞선 두 천체보다 더 일찍 형성돼 더 오랫동안 은하계를 떠돌았음을 시사한다.

나사 제트추진연구소 근지구천체연구센터의 폴 초다스 소장은 뉴욕타임스에 “어느 항성계인지는 알 수 없으나 다른 항성계에서 온 것만은 확실하다”며 “궤도를 역추적해 보니 대략 은하계 중심에서 온 것 같다”고 말했다.

이 혜성은 9월까지는 지상 망원경으로 관측할 수 있지만, 그 이후에는 태양에 너무 가까이 접근해 관측이 불가능하며 12월 초 태양 반대편에 다시 나타날 것으로 예상된다.

유럽​​우주국 행성 방위 책임자인 리차드 모이슬은 “이 혜성의 현재 크기는 10~20km로 추정된다”며 “이는 지금까지 발견된 성간 천체 중 가장 큰 것”이라고 말했다.

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.

태양계를 방문한 성간 천체 중 처음으로 발견된 오우무아무아를 묘사한 그림. 미국항공우주국 제공

외계 우주선으로 오인받기도

성간 천체가 처음 발견된 건 2017년이다. 하와이 할레아칼라천문대 망원경 관측을 통해 발견된 길쭉한 막대 모양의 ‘오우무아무아‘(1I/Oumuamua)는 혜성이 아니라 암석 소행성이었다. 길이가 400m에 불과할 정도로 작아서 한때 외계 우주선이 아니냐는 의심까지 받았다. 오우무아무아는 하와이말로 ‘멀리서 먼저 도착한 메신저’란 뜻이라고 한다.

이어 2019년엔 두번째 성간 천체이자 첫번째 성간 혜성인 ‘2I/보리소프‘(2I/Borisov)가 발견됐다. 이 혜성의 핵 크기는 500m 안팎으로 추정된다.

지금까지 발견한 혜성은 대부분 외계가 아닌 태양계 가장자리의 카이퍼벨트나 오르트구름에서 왔다. 카이퍼벨트는 해왕성 궤도 바깥(지구~태양 거리의 30~50배), 오르트구름은 지구~태양의 2000~20만배 거리에 있는 것으로 추정되는 거대한 얼음 천체 밀집지역이다. 원반 형태의 카이퍼벨트는 공전 주기가 200년 이하인 단주기 혜성, 공 모양의 오르트구름은 공전주기가 그 이상인 장주기 혜성의 고향이다.

2019년 허블우주망원경이 촬영한 성간 혜성 보리소프. 미국항공우주국 제공

외계 천체를 가까이서 관측할 수 있는 기회

성간 연구 이니셔티브(i4is) 연구진의 추정에 따르면 현재 태양계에는 최대 1만개의 성간 천체가 있을 수 있으며, 매년 약 7개의 성간 천체가 태양계에 새로 진입한다.

이 추정이 사실이라면 최근 가동을 시작한 세계 최대 카메라를 갖춘 천체망원경 베라루빈천문대를 통해 앞으로 다수의 성간 천체를 발견할 수 있을 것으로 보인다. 루빈천문대는 이미 단 며칠간의 관측을 통해 2100개 이상의 소행성을 발견했다. 한 천문학 국제연구팀은 지난 2월 사전출판논문 공유집 아카이브에 게재한 논문을 통해, 루빈천문대가 10년간의 탐사 기간 동안 6~51개의 성간 천체를 발견할 수 있을 것이라고 예측했다 .

먼 우주에서 태양계로 넘어온 성간 천체는 태양계 내를 이동하는 소행성이나 혜성보다 이동 속도가 훨씬 빠르다. 따라서 직접 우주선을 보내 탐사하기는 어렵지만 태양계 밖 우주를 상대적으로 가까운 거리에서 관측할 수 있는 좋은 기회다. 특히 이번 성간 천체는 화성 근처를 통과할 때 나사의 화성정찰궤도선(MRO)를 통해 상세히 관측할 수도 있을 것으로 기대한다.

영국 센트럴랭커셔대 마크 노리스 교수(천문학)는 에이에프피(AFP)에 “태양계에 온 성간 천체에서 아미노산 같은 생명의 전구체를 확인한다면 다른 항성계에도 생명체 조건이 갖춰져 있다는 확신이 훨씬 더 강해질 것”이라고 말했다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr

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