Simple is Best

📑 목차 🔭 태양계 위성 목록을 훑다가 뭔가 이상한 걸 발견했다 🪨 원래 이 자리에 있던 위성이 아니라는 증거들 💫 아그노어와 해밀턴이 내놓은 쌍성 포획 시나리오 ⏳ 조석력에 갉아먹히는 궤도, 그 끝은 36억 년 뒤 🛰️ 보이저 2호가 스쳐 지나간 자리에 남은 숙제 🔭 태양계 위성 목록을 훑다가 뭔가 이상한 걸 발견했다 얼마 전에 해왕성 관련 자료를 뒤적이다가 위성 궤도 방향을 정리한 표를 보게 됐다. 태양계 안의 크고 작은 위성들은 거의 다 자기 행성이 자전하는 방향과 같은 방향으로 공전한다. 그런데 트리톤 한 줄만 방향이 반대로 표시돼 있었다. 처음엔 오타인 줄 알았다. 목성의 갈릴레이 위성 넷도, 토성의 타이탄도 다 순행인데 해왕성에서 제일 큰 위성만 역행이라니, 이게 우연히 그렇게 됐을 리는 없겠다는 생각이 들었다. 찾아보니 이건 태양계 전체를 통틀어도 드문 경우였다. 지름 100km 넘는 위성 중에 역행 공전을 하는 건 트리톤 역행궤도 가 유일하다. 목성이나 토성에도 역행 위성이 몇 개 있긴 한데 다 소행성 크기의 자잘한 천체들이고, 트리톤처럼 지름 2,700km급의 덩치 큰 천체가 거꾸로 도는 사례는 없다. 뭔가 태어날 때부터 이랬던 게 아니라 나중에 끼어들어온 천체라는 뜻 같았다. 🪨 원래 이 자리에 있던 위성이 아니라는 증거들 트리톤의 밀도는 2.061g/cm³로, 얼음보다는 암석에 가까운 값이다. 해왕성 주변에서 태어난 위성이라면 얼음질 비중이 훨씬 높아야 정상인데, 트리톤은 명왕성(밀도 약 1.85g/cm³)보다도 오히려 밀도가 높다. 표면 성분도 질소 얼음과 메탄 얼음 위주라 카이퍼벨트 천체들과 판박이다. 게다가 궤도 이심률은 0.000016으로 거의 완벽한 원인데, 이게 역설적으로 트리톤이 원래 이 자리 출신이 아니었다는 걸 뒷받침한다. 포획 직후에는 궤도가 심하게 찌그러져 있었을 텐데, 오랜 세월 조석력에 눌려 지금처럼 둥글게 다듬어졌다고 보는 게 더 그럴듯하기 때문이다. 즉 트리톤은 해왕성이 태어날 때부터 데리고...

📑 목차 🧮 화살표 하나 때문에 계산기를 켰다 🌀 반대로 돈다는 게 정확히 뭘 의미하나 ☄️ 카이퍼벨트에서 온 불청객, 포획 시나리오 뜯어보기 ⏳ 조석력 계산, Q값 하나로 억 년 단위가 바뀐다 💍 로슈 한계에 닿으면 벌어질 일 🧮 화살표 하나 때문에 계산기를 켰다 지난달에 별자리 앱으로 해왕성을 찾아보다가 위성 목록에서 이상한 걸 봤다. 다른 위성 아이콘 옆에는 반시계 화살표가 붙어 있는데 트리톤만 시계 방향이었다. 처음엔 앱 버그인 줄 알았다. 그런데 검색해보니 진짜였다. 태양계에서 지름 1000km 넘는 위성 중에 자기 행성 자전 방향과 반대로 도는 건 트리톤이 유일하다. 여기까지는 나도 어디서 주워들은 상식이었는데, 문제는 "왜 하필 트리톤만"이라는 질문에 대한 답을 찾으려니 다들 "카이퍼벨트에서 포획됐다"라고만 하고 넘어간다는 거였다. 포획됐다는 게 정확히 무슨 물리적 과정인지, 그리고 언젠가 사라진다는 그 "36억 년 후"라는 숫자가 어디서 나온 건지 직접 따라가 보기로 했다. 🌀 반대로 돈다는 게 정확히 뭘 의미하나 트리톤 역행궤도 의 공전 궤도 경사각은 해왕성 적도 기준 약 157도다. 90도를 넘으면 역행으로 치는데 157도는 거의 정반대에 가깝다. 비교하자면 해왕성의 다른 위성인 프로테우스나 라리사는 경사각이 0도에 가까운 순행 궤도를 돈다. 이게 왜 이상하냐면, 행성과 위성은 보통 같은 가스·먼지 원반에서 같이 뭉쳐 만들어지기 때문에 자연스럽게 행성 자전 방향과 같은 쪽으로 돈다. 목성 갈릴레이 위성 4개, 토성 타이탄 다 그렇다. 트리톤처럼 큰 위성이 반대로 돈다는 건 "같이 태어나지 않았다"는 뜻이고, 그래서 외부에서 붙잡혀 왔다는 결론으로 자연스럽게 이어진다. ☄️ 카이퍼벨트에서 온 불청객, 포획 시나리오 뜯어보기 여기서부터가 진짜 궁금했던 부분이다. 그냥 지나가던 천체를 해왕성 중력이 잡아챘다고 하기엔 문제가 있다. 단순 2체 문제에서는 에...

📑 목차 🌙 밤하늘 앱을 켜다가 낯선 위성 이름에 멈췄다 🪐 트리톤은 원래 이 자리에 있던 위성이 아니었다 🔥 포획된 위성이라 더 뜨거웠다 📸 보이저 2호가 남긴 까만 줄무늬 🚀 다시 트리톤으로 갈 수 있을까, 트라이던트 🌙 밤하늘 앱을 켜다가 낯선 위성 이름에 멈췄다 요즘 밤에 잠이 안 올 때 스텔라리움 같은 별자리 앱을 켜놓고 이것저것 눌러보는 버릇이 생겼다. 태양계를 확대해 들어가다가 해왕성 옆에 붙어있는 위성 이름을 눌렀는데, 트리톤이라고 떴다. 처음엔 그냥 "해왕성한테도 위성이 있구나" 정도로 넘기려 했는데, 설명을 읽다가 이상한 문장을 봤다. 이 위성은 해왕성이 도는 방향과 반대로 돈다는 거였다. 태양계에 있는 큰 위성 중에 이렇게 거꾸로 도는 건 트리톤이 유일하다고 한다. 게다가 그 표면엔 지금도 가스와 먼지를 뿜어내는 간헐천 같은 게 있다고 했다. 궁금해져서 좀 더 파봤다. 🪐 트리톤은 원래 이 자리에 있던 위성이 아니었다 역행 궤도가 왜 중요하냐면, 이게 트리톤의 출신을 알려주는 단서이기 때문이다. 행성이 만들어질 때 그 주변에서 같이 생겨난 위성이라면 보통 행성이 도는 방향과 같은 방향으로 돈다. 반대로 도는 위성은 나중에 어디선가 굴러들어와 붙잡힌 경우로 본다. 트리톤도 그런 경우다. 크기와 밀도, 표면 성분을 보면 지금 명왕성이 있는 카이퍼 벨트 쪽에서 만들어진 천체와 닮았다. 원래는 해왕성 주변이 아니라 훨씬 먼 얼음 천체 무리에서 태어났다가, 어느 시점에 해왕성 중력에 붙잡혀 지금 자리로 끌려왔다는 이야기다. 이 포획 과정을 설명하는 시나리오 중 꽤 알려진 게 2006년 크레이그 애그너와 더글러스 해밀턴이 네이처에 낸 논문이다. 이들은 트리톤이 혼자 떠돌던 천체가 아니라 카이퍼 벨트에 흔한 쌍성, 그러니까 짝을 이룬 두 천체 중 하나였을 가능성을 계산했다. 쌍성이 해왕성 옆을 지나가다 한쪽은 튕겨나가고 트리톤만 해왕성 중력에 붙들렸다는 것이다. 단독 천체가 행성 중력에 딱 붙잡혀 안정된 궤도에 ...