추류모프-게라시멘코 혜성
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1. 개요
추류모프-게라시멘코 혜성은 1969년 클림 추류모프와 스베틀라나 게라시멘코에 의해 발견된 혜성이다. 이 혜성은 두 개의 덩어리가 좁은 목으로 연결된 독특한 모양을 하고 있으며, 로제타 탐사선에 의해 표면의 다양한 지형과 변화가 관측되었다. 2014년 로제타 탐사선이 혜성에 접근하여 궤도 진입 및 착륙선 필레를 투하했으며, 혜성의 물, 자기장, 유기 화합물, 산소 분자 등을 분석했다. 2016년 로제타는 혜성에 추락하며 임무를 종료했고, 이후 혜성의 표면 샘플을 지구로 가져오는 CAESAR 임무가 제안되었으나 채택되지 않았다.
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| 추류모프-게라시멘코 혜성 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 다른 이름 | 1969 R1 1969 IV 1969h 1975 P1 1976 VII 1975i 1982 VIII 1982f 1989 VI 1988i |
| 분류 | 주기 혜성 |
| 발견 | |
| 발견자 | 클림 추류모프 |
| 공동발견자 | 스베틀라나 게라시멘코 |
| 발견일 | 1969년 9월 11일 |
| 발견 장소 | 알마티 |
| 궤도 특성 | |
| 원점 | TDB 2457559.5 (2016년 6월 20.0일) |
| 이심률 | 0.63413 |
| 궤도 장반축 | 3.4647 au |
| 근일점 거리 | 1.2427 au |
| 원일점 거리 | 5.6868 au |
| 공전 주기 | 6.45 년 |
| 궤도 경사각 | 7.044 ° |
| 근일점 인수 | 12.839 ° |
| 승교점 황경 | 50.095 ° |
| 평균 근점각 | 47.654 ° |
| 최소 교차 거리 (지구) | 0.258 au |
| 최소 교차 거리 (목성) | 0.083 au |
| 티스랑 모수 | 2.745 |
| 이전 근일점 통과 | 2021년 11월 2일 |
| 다음 근일점 통과 | 2028년 4월 9일 |
| 물리적 특성 | |
| 삼축 직경 (큰 덩어리) | 4.1 km × 3.3 km × 1.8 km |
| 삼축 직경 (작은 덩어리) | 2.6 km × 2.3 km × 1.8 km |
| 절대 등급 (핵 + 코마) | 12.7 |
| 평균 밀도 | 533 ± 6 kg/m³ (가비중) |
| 질량 | 9.982 ± 0.003E+12 kg |
| 부피 | 18.7 km³ |
| 자전 주기 | 12.4043 ± 0.0007 시간 |
| 적도 경사각 | 52 ° |
| 알베도 | 0.06 |
| 최대 표면 온도 | -43 ℃ |
| 최소 표면 온도 | -93 ℃ |
| 추가 정보 | |
| 북극의 적경 | 69.3° |
| 북극의 적위 | 64.1° |
2. 발견
1969년 키예프 대학교 천문대의 클림 이바노비치 추류모프가 스베틀라나 이바노브나 게라시멘코가 촬영한 사진을 검토하던 중 추류모프-게라시멘코 혜성을 발견했다. 이 사진은 1969년 9월 11일 당시 소련 카자흐 소비에트 사회주의 공화국의 수도였던 알마티 근처 알마-아타 천체물리 연구소에서 촬영되었다. 추류모프는 사진 가장자리에서 혜성체를 발견했지만, 코마스 솔라 혜성이라고 생각했다.
추류모프-게라시멘코 혜성은 좁은 목으로 연결된 두 개의 덩어리로 구성되어 있으며, "오리"와 비슷한 모양을 하고 있다. 더 큰 덩어리는 약 4.1x이고, 더 작은 덩어리는 약 2.6x이다. 이러한 형태는 두 개의 작은 천체가 낮은 속도로 충돌하여 형성된 접촉 쌍성으로 추정된다.
추류모프-게라시멘코 혜성의 표면은 26개의 지역으로 구분되며, 각 지역은 고대 이집트 신화에 나오는 신들의 이름을 따서 명명되었다. 큰 엽의 지역은 남신의 이름을, 작은 엽의 지역은 여신의 이름을 따서 명명했다. 춘분 이전에 북반구에서 19개 지역이 확인되었고, 이후 남반구가 밝아지면서 7개 지역이 추가로 확인되었다.
키예프로 돌아온 추류모프는 사진 건판을 더 자세히 검토했다. 10월 22일, 그는 이 물체가 예상 위치에서 약 1.8도 벗어나 있어 코마스 솔라 혜성이 아니라는 것을 발견했다. 추가 조사 결과, 건판에서 예상 위치에 희미한 코마스 솔라 혜성의 이미지가 나타났고, 이는 추류모프가 발견한 것이 새로운 혜성임을 증명했다.
3. 모양
혜성의 질량은 약 100억 톤이며, 혜성은 각 궤도를 돌 때마다 태양에 의해 가스와 먼지가 증발하면서 물질을 잃는다. 2015년 기준으로 궤도당 평균 두께가 약 1±인 층이 손실되는 것으로 추정된다.
혜성 내부의 "테라스"는 두 덩어리에서 서로 다른 방향으로 정렬되어 있는데, 이는 두 물체가 융합되어 추류모프-게라시멘코 혜성을 형성했음을 나타낸다.
4. 표면
혜성 표면에는 먼지로 덮인 지역, 구덩이, 절벽, 매끄러운 지역, 바위와 같은 다양한 지형이 나타난다.지역명 상태 지역명 상태 지역명 상태 마아트 먼지로 덮임 아슈 먼지로 덮임 바비 먼지로 덮임 세트 구덩이가 있고 부서지기 쉬운 물질 하트메히트 대규모 함몰 누트 대규모 함몰 아텐 대규모 함몰 하피 매끄러움 임호테프 매끄러움 아누비스 매끄러움 마프테트 바위와 같은 바스테트 바위와 같은 세르케트 바위와 같은 하토르 바위와 같은 아누케트 바위와 같은 케프리 바위와 같은 아케르 바위와 같은 아툼 바위와 같은 아피스 바위와 같은 콘수 바위와 같은 베스 바위와 같은 안후르 바위와 같은, 다소 부서지기 쉬움 게브 바위와 같은 소베크 바위와 같은 네이트 바위와 같은 워세트 바위와 같은 
표면에서 쌍을 이루는 '게이트'라고 묘사된 지형 돌출부는 그 모습 때문에 붙여진 이름이며, 사망한 로제타 팀 구성원들의 이름을 따서 명명되었다.이름 명명된 사람 C. 알렉산더 게이트 클라우디아 알렉산더 A. 코라디니 게이트 안지올레타 코라디니
4. 1. 표면 변화
로제타 탐사선은 혜성이 근일점에 가까워지면서 표면에서 일어나는 많은 변화를 관찰했다. 이러한 변화에는 다음이 포함된다.
2021년 11월 14일, 혜성의 명백한 분출이 관찰되었다.[1] 연구자들에 따르면 "ZTF를 통해 분출을 발견했을 당시 혜성은 태양으로부터 1.23 AU, 지구로부터 0.42 AU 거리에 있었다. 혜성의 마지막 근일점 통과는 2021년 11월 2일이었다."[1]
4. 2. 키옵스 바위 (Cheops boulder)
키옵스는 혜성 표면에서 가장 큰 바위로, 최대 45m에 달한다. 이 바위는 혜성의 더 큰 로브에 위치해 있으며, 기자의 피라미드와 유사한 모양 때문에 이러한 이름이 붙여졌다.[2][3][4]
5. 궤도 및 회전
다른 목성족 혜성처럼 67P/추류모프-게라시멘코 혜성은 아마도 카이퍼 벨트에서 기원했으며, 태양계 내부로 방출된 후 목성과의 만남을 통해 궤도가 지속적으로 변화했다. 이러한 상호 작용은 혜성이 결국 태양계 밖으로 던져지거나 태양 또는 행성과 충돌할 때까지 계속될 것이다.
1959년 2월 4일, 0.0515AU로 목성과 근접 조우하면서 추류모프-게라시멘코 혜성의 근일점이 2.7AU에서 1.28AU으로 이동했으며, 오늘날까지 거의 이 상태를 유지하고 있다.
| 다양한 시기의 근일점 거리 | |||||||
| 시점 | 근일점 (AU) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1821 | 2.44AU | ||||||
| 1882 | 2.94AU | ||||||
| 1956 | 2.74AU | ||||||
| 1963 | 1.28AU | ||||||
| 2021 | 1.21AU | ||||||
| 2101 | 1.35AU | ||||||
| 2223 | ≈ 0.8AU | ||||||
2009년 추류모프-게라시멘코 혜성의 근일점 통과 전 자전 주기는 12.76시간이었다. 이 근일점 통과 동안 자전 주기는 12.4시간으로 감소했는데, 이는 아마도 승화로 인한 토크 때문일 것이다.
6. 탐사
2004년 3월 2일 발사된 ESA의 로제타 탐사선은 2014년 8월 6일 혜성에 도착하여 탐사를 시작했다.[11] 2014년 11월 12일에는 착륙선 필레를 혜성 표면에 착륙시키는 데 성공했다. 필레는 혜성의 약한 중력에 대응하기 위해 작살, 나사, 스로스터, 플라이휠 등을 탑재했지만, 착륙 시 스로스터와 작살 등이 제대로 작동하지 않아 두 번 튕긴 후 세 번째에 겨우 정지했다.
2014년 11월 15일 필레와의 통신이 배터리 소모로 인해 끊어졌으나, 2015년 6월 13일 약 7개월 만에 신호를 다시 얻는 데 성공했다. 2016년 9월 2일에는 로제타가 혜성의 어두운 틈새에 있는 필레를 발견하여, 필레가 촬영한 장소를 특정할 수 있게 되었다.
2016년 9월 30일, 로제타는 혜성에 추락하여 충돌 직전까지 혜성을 촬영하는 것을 마지막으로 임무를 완전히 종료하였다.[12][13]
6. 1. 로제타 미션
로제타 미션은 혜성과 여러 해 동안 동행하는 궤도선과 혜성 표면의 근접 데이터를 수집하는 착륙선을 포함하는 최초의 임무였다. 이 미션은 2004년에 발사되어 2014년에 추류모프-게라시멘코 혜성에 도착했으며, 2016년 혜성 표면에 착륙하는 것으로 마무리되었다.로제타 미션 준비를 위해, 2003년 3월 12일에 촬영된 허블 우주 망원경 사진을 면밀히 분석하여 3D 모델과 컴퓨터 생성 이미지가 제작되었다.
2014년 6월 6일, 로제타가 추류모프-게라시멘코 혜성으로부터 360000km 떨어진 거리와 태양으로부터 3.9AU 떨어진 거리에서, 대략 1L/s 속도로 수증기가 방출되는 것이 감지되었다. 2014년 7월 14일, 로제타가 촬영한 이미지에 따르면 핵이 두 개의 뚜렷한 엽을 가진 불규칙한 모양을 하고 있는 것으로 나타났다. 2015년 9월, 미션 과학자들은 혜성이 접촉 쌍성임을 확인했다.
; 물의 존재와 중수소
로제타가 2014년 6월 6일 36만 km까지 접근했을 때 매초 1L의 비율로 수증기가 방출되는 것이 검출되었다. 로제타에서 관측된 추류모프-게라시멘코 혜성상의 수증기 조성은 지구의 물과 비교했을 때 중수소와 경수소의 비율이 지구의 3배보다 큰 것으로 밝혀졌다. 이로 인해, 추류모프-게라시멘코 혜성과 비슷한 혜성이 지구에 물을 가져왔을 가능성은 낮아졌다. 2015년 1월 22일, NASA는 2014년 6월부터 8월에 걸쳐 수증기를 방출한 양이 10배가 되었다고 발표했다.
; 혜성상의 자기장
필레의 하강·착륙 중 측정에 따르면 혜성 핵은 자기장을 가지고 있지 않다. 이는 태양계 형성에 있어서 자기성이 그다지 중요하지 않았음을 시사한다.
; 분자의 분해 반응
혜성의 핵에서 코마에 방출된 물과 이산화탄소 분자는 광자가 아닌, 태양 복사에 의해 물 분자가 광이온화했을 때 생성되는 전자에 의해 분해되는 것으로 밝혀졌다.
; 유기 화합물의 존재
필레에 탑재된 장치에 의해 추류모프-게라시멘코 혜성으로부터 16종류의 유기 화합물이 검출되었다. 이 중 아세트아미드, 아세톤, 이소시안산 메틸, 프로피온알데히드의 4종류는 혜성에서는 처음으로 검출되었다. 혜성에서 방출된 먼지 중에서도 고체의 유기 화합물이 확인되었으며, 이 유기 화합물은 탄소질 콘드라이트에 포함된 불용성 물질처럼 거대 분자 형태로 결합되어 있다.
; 산소 원자의 존재
로제타는 혜성 부근에서 다량의 자유 산소 분자를 검출했다. 혜성에서의 측정에서 산소·물의 비(O2/H2O)가 코마 내에서 등방적이고 태양으로부터의 거리에 좌우되지 않는다는 것을 알았다. 이 때문에, 산소 분자는 혜성이 형성될 때 핵 내에 포함되었다고 생각된다.
; 전자기장의 진동
로제타는 추류모프-게라시멘코 혜성에서 방출되는 40 - 50mHz(밀리헤르츠) 정도의 전자기장의 진동을 관측했다. 유럽 우주국(ESA)은 그것을 소리로 변환하여 가청 범위까지 주파수를 높인 것을 공개하고 있다.
6. 1. 1. 랑데부 및 궤도
2014년 5월부터 로제타는 8월 6일의 랑데부(만남)를 위해 지상에서의 조작으로 속도를 줄이기 시작했으며, 추류모프-게라시멘코 혜성과의 상대 속도를 780m/s 감소시켰다. 랑데부 당일, 혜성과의 상대 속도는 1m/s까지 낮아졌는데, 이는 인간이 걷는 속도와 거의 같다. 로제타는 2014년 9월 10일 혜성의 핵으로부터 30km 떨어진 궤도에 진입했다.6. 1. 2. 착륙
2014년 11월 12일, 소형 착륙선 필레가 혜성 표면에 착륙을 시도했다.[11] 필레는 100kg 무게의 로봇 탐사선으로, 착륙 장치를 이용해 표면에 착륙할 예정이었다. 착륙 지점은 아스완 댐 건설로 필레 섬의 사원들이 이전된 아길키아 섬을 기려 '아길키아'로 명명되었다. 혜성 표면의 중력 가속도는 지구의 약 1/10000인 10−3 m/s2로 추정되었다.상대적으로 질량이 작기 때문에, 혜성에 착륙하기 위해서는 필레를 표면에 고정하는 장치가 필요했다. 필레는 혜성의 낮은 중력에 대응하기 위해 콜드 가스 추력기, 작살, 착륙 다리에 장착된 얼음 나사, 하강 중 방향 유지를 위한 플라이휠 등 다양한 메커니즘을 갖추고 있었다. 그러나 이 과정에서 추력기와 작살이 작동하지 않았고, 얼음 나사도 고정되지 않았다. 착륙선은 두 번 튕겨 올랐고, 첫 번째 접촉 후 두 시간 뒤인 세 번째 접촉에서 멈췄다.
2014년 11월 15일, 배터리 전력 감소로 인해 필레와의 통신이 두절되었다. 유럽 우주 운영 센터는 2015년 6월 14일에 잠시 통신을 재개하여 우주선의 상태가 양호하다고 보고했지만, 곧 다시 통신이 두절되었다. 2016년 9월 2일, 로제타 궤도선이 촬영한 사진에서 필레가 발견되었다. 필레는 틈새에 자리 잡고 있었으며, 본체와 두 개의 다리만 보였다. 이 발견으로 착륙선의 위치에 대한 의문이 풀렸고, 과학자들은 혜성 표면에서 수집된 데이터를 제대로 해석할 수 있게 되었다.
6. 2. 물리적 특성
로제타 우주선이 측정한 추류모프-게라시멘코 혜성의 수증기 조성은 지구의 물과는 상당히 다르다. 혜성에서 채취한 물의 중수소 대 수소 비율은 지구 물의 3배에 달했다. 이는 지구의 물이 이 혜성과 같은 곳에서 기원했을 가능성을 낮춘다. 수증기에는 포름알데히드 (0.5 wt%)와 메탄올 (0.4 wt%)도 섞여 있었는데, 이는 태양계 혜성의 일반적인 범위 내에 있다.[8]필레의 측정에 따르면 먼지층 두께는 20cm 정도이며, 그 아래에는 단단한 얼음이나 얼음과 먼지의 혼합물이 있다. 다공성은 혜성 중심으로 갈수록 증가한다.
혜성 핵은 자체적인 자기장이 없는 것으로 밝혀졌다. 이는 태양계 초기 형성에 자성이 중요한 역할을 하지 않았을 수 있음을 시사한다.
로제타의 ALICE 분광기는 전자가 (혜성 핵 위 1km 이내) 태양광에 의한 물 분자의 광이온화로 생성되며, 광자가 아닌 전자가 물과 이산화 탄소 분자의 분해를 담당한다는 것을 밝혀냈다.
필레는 16개의 유기 화합물을 발견했으며, 그중 아세트아미드, 아세톤, 메틸 이소시아네이트, 프로피온알데히드는 혜성에서 처음 발견되었다. 혜성에서 검출된 유일한 아미노산은 글리신이며, 메틸아민과 에틸아민과 같은 전구체 분자와 함께 검출되었다.
고체 유기 화합물도 혜성에서 방출된 먼지 입자에서 발견되었으며, 이 유기 물질의 탄소는 탄소질 콘드라이트 운석의 불용성 유기 물질과 유사한 "매우 큰 고분자 화합물"에 결합되어 있다.
혜성 주변에서 다량의 자유 분자 산소 (}) 가스가 감지되었다. 태양계 모델은 분자 산소가 67P 생성 당시 (약 46억 년 전) 격렬하고 뜨거운 과정을 거쳐 사라졌어야 한다고 제안한다. ''현장'' 측정에 따르면 / 비율은 코마에서 등방성이며 헬리오 중심 거리에 따라 변하지 않아, 원시 가 혜성 형성 동안 핵에 통합되었음을 시사한다.
7. 향후 탐사
CAESAR는 67P/추류모프-게라시멘코 혜성 표면의 레골리스 샘플을 채취하여 지구로 귀환하는 샘플 반환 임무로 제안되었다. 이 임무는 NASA의 뉴 프론티어 미션 4 선택 과정에서 경쟁했으며, 최종 후보 2개 중 하나였다. 2019년 6월, 드래곤플라이가 선정되면서 이 계획은 무산되었다.
참조
[1]
뉴스
ATel #15053 – Apparent Outburst of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
https://www.astronom[...]
The Astronomer's Telegram
2021-11-19
[2]
뉴스
Boulder Cheops
https://sci.esa.int/[...]
2019-09-01
[3]
웹사이트
Largest boulders on Rosetta's comet named after Egyptian pyramid 'Cheops'
https://in.news.yaho[...]
2020-10-19
[4]
웹사이트
Rosetta Spacecraft Spots 'Pyramid' Boulder on Comet (Photos)
https://www.space.co[...]
2014-10-13
[5]
웹사이트
Heads up! Famous comet 67P/C-G nearly closest
https://earthsky.org[...]
2021-10-26
[6]
웹사이트
COMET 67P/CHURYUMOV-GERASIMENKO ON 2021 NOVEMBER 15
https://skyandtelesc[...]
2021-11-24
[7]
간행물
Outbursts of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
2021-12-03
[8]
간행물
CHO-bearing molecules in Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
[9]
웹사이트
Astronomers Reveal Interstellar Thread of One of Life's Building Blocks - ALMA and Rosetta map the journey of phosphorus
https://www.eso.org/[...]
2020-01-16
[10]
뉴스
彗星の歌声、ロゼッタが聴いていた 不思議な“歌”公開
https://www.itmedia.[...]
[11]
뉴스
유럽 탐사선 로제타 사상 최초 혜성 착륙 성공
https://news.v.daum.[...]
연합뉴스
2014-11-13
[12]
뉴스
Rosetta lands on 67P in grand finale to two year comet mission
https://www.newscien[...]
New Scientist
2016-09-30
[13]
뉴스
Goodbye, Rosetta! Spacecraft Crash-Lands on Comet in Epic Mission Finale
http://www.space.com[...]
Space.com
2016-09-30
[14]
웹인용
VLT Tracks Rosetta's Comet
http://www.eso.org/p[...]
European Southern Observatory
2014-09-08
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