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선그레이징 혜성

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목차

1. 개요

선그레이징 혜성은 태양에 매우 가까이 접근하는 혜성을 의미하며, 1680년의 혜성이 처음으로 궤도가 계산되었다. 19세기에는 1843년 대혜성, 1882년 혜성 등을 통해 이해가 깊어졌으며, 크로이츠 군과 같은 혜성족이 분류되었다. 20세기에는 코로나그래프 망원경을 통해 더 많은 혜성이 발견되었고, 혜성의 밝기 변화와 꼬리 운동을 통해 태양 코로나의 구조에 대한 정보를 얻을 수 있다는 것이 밝혀졌다. 크로이츠 군은 가장 유명한 선그레이징 혜성족으로, 하나의 거대한 혜성이 기조력에 의해 여러 개로 쪼개진 것으로 추정된다.

2. 역사

2. 1. 19세기 이전

1680년의 선그레이징 혜성(및 대혜성)은 궤도가 계산된 최초의 혜성 중 하나였으며, 현재 C/1680 V1으로 지정되어 있다.[4] 아이작 뉴턴이 이를 관측했으며, 1687년에 궤도 결과를 발표했다.[4] 이후 1699년, 자크 카시니는 혜성이 비교적 짧은 궤도 주기를 가질 수 있으며, C/1680 V1이 티코 브라헤가 1577년에 관측한 혜성과 같다고 제안했다.[5] 그러나 1705년 에드먼드 핼리는 두 혜성의 근일점 거리가 너무 커서 동일한 천체일 수 없다고 결론 내렸다.[5][6] 하지만 이것은 대혜성이 서로 관련이 있거나, 어쩌면 동일한 혜성일 수 있다는 가설이 처음 제기된 사건이었다. 이후, 요한 프란츠 엥케는 C/1680 V1의 궤도를 계산하여 약 9000년의 주기를 발견했고, 카시니의 짧은 주기 선그레이저 이론이 결함이 있다는 결론을 내렸다.[4] C/1680 V1은 1826년 혜성 C/1826 U1 관측 이전까지 가장 작은 근일점 거리를 기록했다.[4]

2. 2. 19세기

19세기에 1843년 대혜성, C/1880 C1, 그리고 1882년 혜성을 통해 태양 근접 혜성에 대한 이해가 진전되었다.[1] C/1880 C1과 C/1843 D1은 매우 유사한 모습을 보였으며, 1106년 대혜성과도 유사하여, 다니엘 커크우드는 C/1880 C1과 C/1843 D1이 동일한 천체의 분리된 파편이라고 제안했다.[1] 그는 또한 모체가 아리스토텔레스와 에포루스가 기원전 371년에 관측한 혜성일 것이라고 가설을 세웠는데, 에포루스가 근일점 통과 후 혜성이 분열되는 것을 목격했다는 주장이 있었기 때문이다.[4]

혜성 C/1882 R1은 이전에 관측된 태양 근접 혜성으로부터 불과 2년 후에 나타났기 때문에, 천문학자들은 이러한 밝은 혜성들이 모두 같은 천체가 아님을 확신하게 되었다. 일부 천문학자들은 혜성이 태양 근처의 저항 매질을 통과하면서 공전 주기가 짧아질 수 있다고 이론화했다.[4] 천문학자들이 C/1882 R1을 관측했을 때, 근일점 전후의 주기를 측정했지만 주기 단축 현상이 나타나지 않아 이 이론을 반증했다. 또한 근일점 통과 후 이 천체는 여러 조각으로 분열되는 모습이 관측되었고, 따라서 커크우드의 혜성 모체 이론은 좋은 설명으로 여겨졌다.

1843년과 1880년 혜성을 기원전 1106년과 371년의 혜성과 연결하려는 시도로, 크로이츠는 1882년 혜성의 파편을 측정하여, 이것이 1106년 혜성의 파편일 가능성이 높다고 판단했다. 그리고 그는 이러한 몇몇 혜성과 유사한 궤도 특성을 가진 모든 태양 근접 혜성을 크로이츠 군에 포함시켰다.[4]

19세기는 또한 1882년 핀레이와 엘킨에 의해 태양 근처의 혜성에 대한 최초의 스펙트럼이 촬영된 시기이기도 하다.[7] 이후 스펙트럼을 분석한 결과 Fe과 Ni 스펙트럼선이 확인되었다.[8]

2. 3. 20세기

1945년 이후, 여러 선그레이징 혜성들이 관측되었다. 1960년대부터 1970년대 사이에는 C/1962 C1, C/1963 R1, C/1965 S1, C/1970 K1 등이 관측되었다.[9][10][11][12][13] 이케야-세키 혜성의 스펙트럼에서는 철을 포함하여 K, Ca, Ca+, Cr, Co, Mn, Ni, Cu, V 등 다양한 원소의 방출선이 검출되었는데, 이는 1882년 대혜성 이후 처음으로 확인된 특징이었다.[9][10][11][12][13] 1967년 브라이언 마스덴은 이케야-세키 혜성을 계기로 크로이츠 선그레이저를 두 개의 하위 그룹으로 나누었다.[14] 한 그룹은 1106년 혜성을 모천으로 가지며, 다른 그룹은 유사한 역학을 가지지만 확인된 모천은 없다.

코로나그래프 망원경(P78-1|솔윈드]], SMM, SOHO)의 발사로 더 많은 선그레이저가 발견되었다. 이전까지는 육안으로만 관측했지만, 코로나그래프로 혜성의 밝기 변화와 관련된 다양한 현상들이 관측되었다.[4] 1981년부터 1989년까지 솔윈드와 SMM이 관측한 혜성들은 겉보기 등급이 -2.5 ~ +6 정도로, 이케야-세키 혜성(약 -10)보다 훨씬 어두웠다.[4]

1987년과 1988년, SMM은 짧은 시간 간격으로 나타나는 쌍 혜성을 관측했다. 이 혜성들은 동일한 모체에서 기원했지만 태양으로부터 수십 AU 떨어진 거리에서 분열된 것으로, 분열 속도는 초당 몇 미터였다. 이는 혜성들이 조석력에 의해 분열되었으며, C/1882 R1, C/1965 S1, C/1963 R1이 1106년 대혜성에서 떨어져 나왔을 가능성을 시사한다.[15][16]

코로나그래프는 혜성이 태양에 매우 가까워질 때 혜성의 특성을 측정할 수 있게 해주었다. 선그레이징 혜성은 약 12.3 또는 11.2 태양 반지름 거리에서 밝기가 최대가 되는 경향이 있는데, 이는 먼지 조성의 차이 때문이다. 약 7 태양 반지름 거리에서 밝기가 약간 증가하는 현상은 혜성 핵의 파편화 때문일 수 있다.[4] 다른 설명으로는, 12 태양 반지름에서의 밝기 최대값은 비정질 감람석의 승화, 11.2 태양 반지름에서는 결정성 감람석, 7 태양 반지름에서는 휘석의 승화 때문이다.[17]

3. 선그레이징 혜성군

3. 1. 크로이츠 군

크로이츠 군은 가장 유명한 선그레이징 혜성족이다.[18] 이들은 하나의 거대한 혜성이 내행성 궤도를 통과하면서 태양의 기조력 때문에 여러 개로 쪼개진 것이다. 아리스토텔레스와 에포로스가 기원전 371년에 관측했던 밝은 혜성이 이 크로이츠 군의 모체가 되었던 거대 혜성으로 추정된다.[18]

1843년 대혜성(C/1843 D1), 1882년 대혜성(C/1882 R1), 1965년의 이케야·세키 혜성, 2011년의 러브조이 혜성 (C/2011 W3)은 모두 이 거대 혜성이 쪼개진 조각들로 추측된다.[19][26] 이 혜성들은 대낮에도 태양 옆에서 보일 정도로 밝았으며, 특히 1882년 대혜성은 보름달보다 더 밝았다.

1843년의 대혜성


1979년 C/1979 Q1 (솔윈드)는 미국 위성 P78-1에 의해 최초로 발견된 선그레이저였다.[18] 1995년 태양 및 헬리오스피어 관측소(SOHO) 발사 이후 수백 개의 크로이츠 군 혜성이 발견되었는데, 이들 대부분은 근일점 통과 시 태양의 기조력에 의해 파괴되거나 태양 대기에 흡수되어 사라졌다. 러브조이 혜성은 예외적으로 근일점을 통과한 후에도 살아남아 남반구에서 관측되었다.[26]

크로이츠 혜성족은 예상보다 훨씬 큰 규모인 것으로 밝혀졌다. 과거에 나타났던 거대한 크로이츠 혜성처럼, 또 다른 거대한 혜성이 내행성 궤도에 나타날 가능성은 시간문제로 보인다.

3. 2. 기타 혜성군

소호 태양 관측 위성이 관측한 선그레이저의 약 90%는 크로이츠 혜성이었다.[21] 나머지 10%는 산발적인 선그레이저와 크라흐트족, 크라흐트 2a, 마즈든, 마이어군(群) 등이다.[21] 마즈든, 크라흐트군은 모두 96P/맥홀츠와 연관이 있는 것으로 보이며, 96P/맥홀츠는 사분의자리 유성우, 양자리 유성우의 모체이기도 하다.



마이어 군 혜성은 전형적으로 작고 희미하며 꼬리가 없다. 1680년 대혜성(Great Comet of 1680)은 선그레이저였으며 뉴턴이 케플러의 궤도 운동 방정식을 검증하는 데 사용했지만, 어떤 더 큰 집단에도 속하지 않았다. 그러나 근일점(perihelion) 직전에 붕괴된 혜성 코멧 ISON(Comet ISON)는 1680년 대혜성과 유사한 궤도 요소를 가지고 있으며, 이 집단의 두 번째 구성원일 수 있다.[23]

선그레이저 혜성군의 평균 궤도
이름근일점
(천문 단위)		궤도 경사각
(도)
크로이츠군0.005144
마이어군0.03673
크라프트군0.04513
마스덴군0.04927


  • 근일점은 태양 중심으로부터의 거리이며, 태양 반지름은 0.00465 천문 단위이다.

4. 선그레이징 혜성의 기원

궤도경사각이 크면서 근일점 거리가 2 천문 단위보다 가까운 혜성들은 중력적 섭동에 의해 점점 태양과 가까워지게 된다는 것이 연구 결과 밝혀졌다. 헤일-밥 혜성이 선그레이저 혜성이 될 확률은 약 15퍼센트 정도일 것이라고 한다.

5. 태양 천문학에서의 역할

페리헬리온에서 살아남은 러브조이 혜성과 같은 선그레이징 혜성의 꼬리 운동은 태양 코로나의 구조, 특히 세부적인 자기 구조에 대한 정보를 태양 천문학자에게 제공할 수 있다.[24]

6. 관련 천체

참조

[1] 논문 On the great southern comet of 1880 1880-11
[2] 웹사이트 JPL Small-Body Database Search Engine http://ssd.jpl.nasa.[...]
[3] 웹사이트 Known populations of solar system objects http://www.johnstons[...] 2013-07-27
[4] 논문 Sungrazing Comets 2005-09
[5] 논문 1699
[6] 논문 IV. Astronomiæ cometicæ synopsis, Autore Edmundo Halleio apud Oxonienses Geometriæ Professore Saviliano, & Reg. Soc. S 1705
[7] 논문 Observations of the Great Comet 1882 https://zenodo.org/r[...] 1992-11
[8] 논문 1927
[9] 논문 Spectrographic Observations of Comet Ikeya-Seki (1965f) http://orbi.ulg.ac.b[...] 1965-11
[10] 논문 Daylight observations of the 1965 F comet at the Sacramento Peak Observatory 1966-04
[11] 논문 Daytime Spectra of Comet Ikeya-Seki Near Perihelion 1966-01
[12] 논문 The spectrum of Ikkeya-Seki (1965f) 1967-02
[13] 논문 The Emission Spectrum of Comet Ikeya-Seki 1965-f at Perihelion Passage 1969-09
[14] 논문 The sungrazing comet group 1967-11
[15] 논문 Secondary Fragmentation of the ''Solar and Heliospheric Observatory'' Sungrazing Comets at Very Large Heliocentric Distance 2000-10-20
[16] 논문 Common Origin of Two Major Sungrazing Comets 2002-12-10
[17] 논문 Dust Grains in the Comae and Tails of Sungrazing Comets: Modeling of Their Mineralogical and Morphological Properties 2002-10
[18] 웹사이트 C/1979 Q1 – SOLWIND 1 http://cometography.[...]
[19] 논문 Fragmentation Hierarchy of Bright Sungrazing Comets and the Birth and Orbital Evolution of the Kreutz System. II. The Case for Cascading Fragmentation 2007
[20] 웹사이트 A Unique Hubble View of Comet ISON http://www.spacetele[...] ESA/Hubble 2013-08-15
[21] 웹사이트 Complete list of SOHO comets http://www.ast.cam.a[...]
[22] 간행물 Disintegration of Comet C/2012 S1 (ISON) Shortly Before Perihelion: Evidence From Independent Data Sets 2014-05-08
[23] 웹사이트 the orbital elements' distinct and surprising similarity to those of the Great Comet of 1680 http://tech.groups.y[...] comets-ml · Comets Mailing List 2012-09-24
[24] 뉴스 Death-defying comet wags its tail during solar embrace https://www.newscien[...]
[25] 웹사이트 아이손혜성 https://www.nao.ac.j[...] 국립천문대 2021-02-05
[26] 웹사이트 C/2011 W3 (Lovejoy) https://cometography[...]


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