명왕성족
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1. 개요
명왕성족은 해왕성과 3:2 궤도 공명을 하는 해왕성 바깥 천체(TNO)의 일종이다. 이들은 해왕성이 태양계 초창기에 이동하면서 흩어진 천체 중 일부가 공명 상태에 포획되어 형성되었으며, 대부분 10-25°의 궤도 경사, 약 0.2-0.25의 궤도 이심률을 가진다. 명왕성족은 궤도 안정성 연구의 대상이며, 명왕성을 포함하여 오르쿠스, 익시온, 2003 AZ84 등과 같은 주요 천체들이 속해 있다.
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2. 기원
현재 해왕성과 평균 궤도 공명 상태에 있는 천체들은 처음에는 다양한 독립적인 헬리오 중심 경로를 따랐을 것으로 여겨진다. 해왕성이 태양계 초창기에 바깥쪽으로 이동하면서, 접근하는 천체들은 흩어졌고, 이 과정에서 일부는 공명 상태에 포획되었을 것이다.[1] 3:2 공명은 낮은 차수의 공명으로, 모든 공명 중에서 가장 강력하고 안정적이다.[2] 이것이 카이퍼 벨트에서 발견되는 다른 해왕성 공명보다 더 많은 개체수를 갖는 주된 이유이다. 40 AU 너머의 낮은 궤도 경사 천체들의 구름은 큐비와노족이며, 더 높은 궤도 이심률 (0.05~0.34)과 3:2 해왕성 공명에 가까운 긴반지름을 가진 천체들은 주로 명왕성족이다.[3]
3. 궤도 특징
현재 해왕성과 평균 궤도 공명 상태에 있는 천체들은 처음에는 다양한 궤도를 따랐을 것으로 여겨진다. 해왕성이 태양계 초창기에 바깥쪽으로 이동하면서, 접근하는 천체들은 흩어졌을 것이고, 이 과정에서 일부는 공명 상태에 포획되었을 것이다.[1] 3:2 공명은 모든 공명 중에서 가장 강력하고 안정적이다.[2] 이는 카이퍼 벨트에서 다른 해왕성 공명보다 명왕성족이 더 많은 주된 이유이다.
40 AU 너머의 낮은 궤도 경사 천체들의 구름은 큐비와노족이며, 더 높은 궤도 이심률(0.05~0.34)과 3:2 해왕성 공명에 가까운 긴반지름을 가진 천체들은 주로 명왕성족이다.[3]
오르쿠스와 명왕성의 운동을 회전 좌표계에서 나타낸 그림을 보면, 주기는 해왕성의 공전 주기와 같다(해왕성은 고정되어 있음). 명왕성은 회색, 오르쿠스는 빨간색, 해왕성은 5시 방향의 흰색 점으로 표시되어 있다. 천왕성은 파란색, 토성은 노란색, 목성은 빨간색으로 표시되어 있다.
알려진 명왕성족의 궤도를 그림 1에 나타낸다. 가로축은 궤도 긴반지름, 세로축은 궤도 경사각이며, 원의 크기는 직경(소천체 등의 경우 불명확한 것은 절대 등급이나 알베도로 수치화)이다. 명왕성, 오르쿠스, 익시온의 세 천체는 표기하기에 너무 커서 흰색 원으로 표시한다. 명왕성의 가장 큰 위성인 카론(직경은 대략 오르쿠스와 같다)도 생략되어 있다.
전체 명왕성족(2008년 10월 현재)의 궤도 요소 그림을 그림 2에 나타낸다. 그림에는 궤도 경사각 i(5° 간격)과 이심률 e(0.05 간격)의 도수 분포도를 첨부한다.
3. 1. 특이한 명왕성족
대부분의 명왕성족은 비교적 낮은 궤도 경사를 가지지만, 상당수의 천체는 명왕성의 궤도와 유사한 궤도를 따르며, 경사는 10–25° 범위, 이심률은 약 0.2–0.25이다. 이러한 궤도는 많은 천체가 근일점을 해왕성 궤도에 가깝거나 심지어 해왕성 궤도 안쪽에 두는 동시에, 원일점은 주 카이퍼 벨트의 바깥 가장자리(해왕성과 1:2 공명을 하는 천체인 투티노가 발견되는 곳)에 가깝게 만든다.
명왕성족의 궤도 주기는 약 247.3년(해왕성 궤도 주기의 1.5배)으로 집중되어 있으며, 이 값에서 최대 몇 년 정도의 차이를 보인다.
특이한 명왕성족은 다음과 같다.
4. 궤도 안정성
명왕성의 다른 명왕성족에 대한 영향력은 역사적으로 명왕성의 비교적 작은 질량 때문에 무시되어 왔다. 그러나 공명 폭(공명과 호환되는 긴반지름의 범위)은 매우 좁고 명왕성의 힐 권(중력 영향)보다 불과 몇 배 더 크다. 결과적으로, 원래의 이심률에 따라 일부 명왕성족은 결국 명왕성과의 상호작용에 의해 공명에서 벗어나게 된다.[5] 수치 시뮬레이션에 따르면 명왕성의 이심률보다 10%~30% 작거나 큰 이심률을 가진 명왕성족의 궤도는 기가년 시간 척도에서 안정적이지 않다.[6]
5. 주요 천체
(임시 명칭)
(km)
(년)
왜행성 후보
혹은
(164 ×130 ×116)