90377 세드나

3. 궤도와 자전

세드나는 지금까지 태양계에서 발견된 대형 천체 중 공전 주기가 가장 길어, 11,400년 전후로 계산된다.^[117] 그 궤도는 이심률이 극도로 커서 원일점 거리가 약 937 AU이고 근일점 거리가 약 76 AU이다.

4. 물리적 성질

세드나의 절대등급(H)은 약 1.8 등급이며 알베도는 약 0.32이고, 직경은 약 1000km이다.^[121] 발견 당시 세드나는 1930년 명왕성 발견 이후 가장 밝은 천체였다. 2004년 발견자들은 세드나의 직경 상한을 1800km로 추정했고, 2007년 스피처 우주망원경 관측 결과 1600km로 수정되었다. 2012년 허셜 우주망원경 관측 결과 세드나의 직경은 995km로, 카론보다 작다.^[121] 세드나는 위성이 없어 질량을 알 수 있는 방법은 우주탐사선을 직접 보내는 것뿐이다.

SMARTS 망원경 관측 결과 세드나는 가시광선 대역에서 태양계 천체 중 가장 붉은 축에 속하며, 거의 화성만큼 붉다. 채드 트루질로 등은 세드나의 암적색이 표면이 탄화수소 슬러지나 톨린으로 덮여 있기 때문이라고 추정한다. 톨린은 단순한 유기화합물이 자외선에 오래 노출되어 만들어진다. 세드나의 표면은 색깔과 분광 면에서 균질하다. 이는 세드나가 태양에 가까운 천체들과 달리 다른 천체와 충돌한 적이 거의 없기 때문으로 추정된다. 8405 아스볼루스처럼 충돌이 일어나면 아래쪽의 밝은 얼음질 물질이 드러나 밝기 차이가 생긴다. 세드나와 (308933) 2006 SQ₃₇₂, (87269) 2000 OO₆₇는 고전적 카이퍼대 천체 및 센타우루스군 소행성 5145 폴루스와 같은 색깔을 공유하는데, 기원이 유사할 수 있다.

트루질로 등은 세드나 표면에서 메탄 얼음이 최대 60%, 물 얼음이 최대 70%를 차지할 수 있다고 추정했다. 메탄의 존재는 세드나 표면에 톨린(메탄이 빛을 받아 만들어진다)이 존재한다는 가설을 뒷받침한다. 바루키 등은 세드나의 분광을 트리톤의 분광과 비교하여 메탄과 고체 질소에 해당하는 미약한 흡수선을 발견했다. 이들은 세드나의 표면 조성이 트리톤형 톨린 24%, 비결정형 탄소 7%, 질소 10%, 메탄올 26%, 메탄 33%일 것이라고 추정했다. 2006년 스피처 우주망원경의 중적외선 측광으로 메탄과 물 얼음의 존재가 확인되었다. 표면에 질소가 존재한다면 아주 짧은 시간 동안 세드나에 미약한 대기가 존재했을 가능성이 있다. 근일점 근처 200여 년 동안 세드나의 최대 온도는 35.6 K (−237.6 °C)를 넘었을 것이다. 알파단계 고체 질소와 트리톤에서 발견되는 베타단계 고체질소 사이의 천이온도는 38 K 정도이다. 38 K에서 N₂의 증기압은 14 마이크로바(1.4 파스칼 또는 0.000014 기압)이다. 그러나 붉은 대역에서 나타나는 깊은 분광 기울기는 세드나 표면에 유기물질이 매우 집중되어 있음을 보여주며, 미약한 메탄 흡수선은 세드나 표면의 메탄이 새로이 누적된 것이 아니라 오래된 것임을 시사한다. 이는 세드나가 너무 추워서 메탄이 증발한 뒤 눈으로 다시 내리는 과정(현재 트리톤에서 일어나고 있고 아마 명왕성에서도 일어나는 과정으로 추측됨)이 일어날 수 없음을 의미한다.

2022년, 제임스 웹 우주 망원경(JWST)의 저해상도 근적외선(0.7–5 μm) 분광학 관측 결과, 세드나 표면에 상당한 양의 에탄 얼음(C₂H₆)과 복잡한 유기물이 존재함이 밝혀졌다. JWST 스펙트럼에는 소량의 에틸렌(C₂H₄), 아세틸렌(C₂H₂) 및 아마도 이산화탄소(CO₂)의 존재에 대한 증거도 포함되어 있다. 반면에 이전 관측과는 달리 메탄(CH₄)과 질소 얼음의 존재에 대한 증거는 거의 발견되지 않았다.^[97]

방사성 감쇠를 통한 내부열 모형은 세드나 표면 아래에 액체 상태의 물로 된 바다가 있을 수 있다는 가설을 뒷받침한다.

5. 기원

세드나의 극단적인 궤도는 해왕성의 중력 섭동만으로는 설명하기 어렵기 때문에, 여러 가설이 제기되고 있다. 주요 가설은 다음과 같다.

• 카이퍼대 너머의 보이지 않는 행성: 로드니 고메스와 패트릭 리카우카 등 많은 천문학자들은 힐스 구름(내부 오르트 구름)에 가설상의 행성급 천체가 존재하여 세드나의 궤도에 영향을 미쳤을 것이라고 주장한다.
• 태양계 옆을 지나가던 항성: 태양계 근처를 지나간 항성이 세드나의 궤도에 영향을 주었을 가능성이 있다.
• 태양과 함께 형성된 젊은 항성: 알레산드로 모르비델리와 스콧 제이 케니언 등은 태양이 산개성단에서 탄생했을 때 함께 형성된 젊은 항성들이 세드나의 궤도에 영향을 미쳤을 것이라는 가설을 제시했다. 줄리오 A. 페르난데스와 에이드리언 브루니니의 컴퓨터 시뮬레이션에서는 이러한 산개성단 환경에서 젊은 항성들이 옆을 지나가면서 세드나와 같은 궤도를 가진 천체가 여럿 만들어진다는 결과가 나왔다.

6. 분류

소행성체센터는 세드나를 산란원반 천체로 분류하고 있다. 그러나 이 분류에 대해서는 논란이 있으며, 많은 천문학자들은 세드나와 등 유사한 천체들을 묶어 확장 산란원반 천체(E-SDO),^[78] 분리천체,^[79] 원거리 분리천체(DDO),^[74] 심원황도탐사(DES)에서 쓰는 산란확장^[80] 등 새로운 범주로 분류해야 한다고 주장한다. 특히, 세드나와 같이 근일점이 먼 긴 타원 궤도를 가진 천체들은 세드노이드로 하위 분류되기도 한다.

7. 탐사

세드나는 2075년에서 2076년 사이에 근일점에 도달할 예정인데,^[91] 이는 세드나를 연구할 수 있는 12,000년에 한 번 밖에 없는 기회이다. 세드나는 NASA의 태양계 탐사 웹사이트에 올라와 있지만,^[112] 현재 NASA가 세드나 탐사 임무를 고려하고 있다는 소식은 없다.^[113]

목성의 중력 보조를 이용하면 세드나까지 24.48년 만에 도달할 수 있다는 계산 결과가 있다. 이를 바탕으로 2033년 5월 6일 또는 2046년 6월 23일에 우주선을 발사하면, 우주선이 도착했을 때 세드나는 태양으로부터 각각 77.27 AU 또는 76.43 AU 거리에 있을 것이다.^[92]

2018년 5월, 천체물리학자 Ethan Siegel|이선 시걸^영어은 세드나가 내부 오르트 구름의 천체일 가능성이 있어 탐사 가치가 높다고 주장하며, 근일점에 접근하는 세드나를 연구하기 위한 우주 탐사선 발사를 제안했다.^[114]

러시아 우주 과학 연구소의 블라디슬라프 줍코(Vladislav Zubko) 등의 연구 그룹은 2029년부터 2037년 사이에 세드나 탐사선을 발사하는 것이 최적이라는 연구 결과를 발표했다. 2029년 발사가 가장 좋으며, 2031년이나 2034년도 후보이다. 이 연구에서는 플라이바이 탐사를 가정했지만, 금성, 지구, 목성, (2034년 발사 시) 해왕성에서 스윙바이를 할 수 있으며, 최단 항행 시간은 2029년 발사 시 18년 미만도 가능하다고 한다. 또한, 탐사 도중 스윙바이하는 행성이나 소행성대의 소행성을 근접 탐사할 기회도 얻을 수 있다고 한다.^[115]

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