포에베 (위성)

1. 개요

포에베는 토성의 위성으로, 그리스 신화의 티탄 여신 포이베의 이름을 따서 명명되었다. 윌리엄 헨리 피커링에 의해 1899년에 발견되었으며, 국제천문연맹은 이아손과 아르고호의 영웅들의 이름을 따서 포에베의 지형을 명명했다. 포에베는 토성의 자전 방향과 반대 방향으로 공전하는 역행 궤도를 가지며, 토성에서 매우 멀리 떨어져 있다. 포에베는 또한 토성의 고리 중 하나인 포에베 고리의 기원 물질로 추정된다. 카시니 탐사선의 관측에 따르면, 포에베의 표면은 어둡고 충돌구로 덮여 있으며, 탄소질 소행성이 포획된 것으로 추정된다.

2. 명칭

이 위성은 그리스 신화의 티탄족 여신 포이베의 이름을 따서 명명되었다. 발견 당시에는 '토성 IX'라고도 불렸다. 국제천문연맹(IAU)은 포에베의 지형을 이아손과 아르고호 영웅들의 그리스 신화에 등장하는 인물들의 이름을 따서 명명하기로 했다. 2005년, IAU는 포에베의 24개 충돌구에 공식 이름을 부여했다.

하와이 대학교의 토비 오웬은 국제천문연맹 외태양계 태스크 그룹의 의장이었는데, 카시니-호이겐스의 토성계 탐험과 포에베 발견을 아르고호 영웅들의 전설에 비유했다.

3. 궤도 특징

포에베는 역행하여 토성의 자전 방향과 반대 방향으로 공전한다. 2000년에 여러 개의 작은 위성이 발견되기 전까지 100년 이상 토성에서 가장 바깥쪽 위성이었다. 포에베는 가장 가까운 주요 위성인 이아페투스보다 토성에서 거의 4배 더 멀리 떨어져 있으며, 비슷한 거리에 있는 다른 위성들보다 훨씬 크다.

이아페투스를 제외한 모든 토성의 정규 위성들은 토성의 적도면에 매우 가깝게 공전한다. 바깥쪽 불규칙 위성들은 중간 정도에서 매우 높은 궤도 이심률을 가지며, 히페리온을 제외한 토성의 모든 내위성들과 달리 동주기 자전을 하지 않을 것으로 예상된다.

3.1. 포에베 고리

포에베 고리는 토성의 고리 중 하나이다. 이 고리는 토성의 적도면(및 다른 고리들)에서 27° 기울어져 있다. 토성 반지름의 128배에서 207배 이상까지 뻗어 있으며, 포에베는 토성 반지름의 평균 215배 거리에서 행성을 공전한다. 고리의 두께는 토성 지름의 약 40배이다. 고리의 입자는 미세 운석이 포에베에 충돌하여 생성된 것으로 추정되므로, 다음 안쪽 위성인 야페투스의 궤도 운동과 반대되는 역행 궤도를 공유한다. 따라서 안쪽으로 이동하는 고리 물질은 야페투스의 선행 반구에 충돌하여 그 이색 착색에 기여한다. 매우 크지만, 이 고리는 사실상 보이지 않는데, 미국 항공 우주국(NASA)의 적외선 스피처 우주 망원경을 사용하여 발견되었다.

4. 물리적 특징

포에베는 대체로 구형에 가까우며 지름은 약 213km로, 달의 약 1/16 크기이다. 9시간 16분마다 자전하며, 토성을 약 18개월에 한 번 공전한다. 표면 온도는 약 -198°C)이다.

토성의 안쪽 위성 대부분은 표면이 매우 밝지만, 포에베의 알베도는 0.06에서 0.10 정도로 매우 낮아 검댕처럼 어둡다. 포에베 표면은 충돌구가 매우 많으며, 가장 큰 충돌구인 이아손의 지름은 약 100km이다.

포에베의 어두운 색깔 때문에 과학자들은 처음에는 포에베가 포획된 소행성이며, 어두운 C형 소행성과 유사한 탄소질 소행성일 것이라고 추정했다. 탄소질 소행성은 화학적으로 매우 원시적이며, 태양 성운에서 응축된 후 거의 변하지 않은 고체로 구성된 것으로 여겨진다.

그러나 카시니 탐사선의 관측 결과, 포에베의 충돌구 밝기가 상당한 차이를 보였다. 이는 약 300m에서 500m 두께의 어두운 표면 퇴적층 아래에 대량의 얼음이 존재함을 나타낸다. 또한 표면에서 이산화탄소가 검출되었는데, 이는 소행성에서는 한 번도 발견된 적이 없는 것이다. 포에베는 토성의 안쪽 위성(약 35%)과 달리 약 50%가 암석으로 추정된다.

이러한 이유로 과학자들은 포에베가 목성과 해왕성 사이에서 태양을 공전하는 카이퍼 벨트의 얼음 소행성인 켄타우루스 소행성이 포획된 것이라고 추정한다. 포에베는 이러한 천체 중 처음으로 점이 아닌 천체로 촬영되었다.

작은 크기에도 불구하고, 포에베는 초기 역사에서 구형이었고, 고화되기 전 분화된 내부를 가지고 있었으며, 현재의 약간 비평형적인 모양으로 변형된 것으로 추정된다.

5. 기원

포에베는 처음에는 어두운 표면 때문에 과학자들에 의해 포획된 탄소질 소행성으로 추정되었다. 탄소질 소행성은 화학적으로 매우 원시적이며, 태양 성운에서 응축된 후 거의 변하지 않은 고체로 구성된 것으로 여겨진다.

그러나 카시니 탐사선의 관측 결과, 포에베의 충돌구에서 밝기 변화가 뚜렷하게 나타났다. 이는 약 300m에서 500m 두께의 어두운 표면 퇴적물 아래에 상당량의 얼음이 존재함을 의미한다. 또한, 표면에서 이산화 탄소가 검출되었는데, 이는 소행성에서는 발견되지 않은 것이다. 포에베는 토성의 안쪽 위성(약 35%)과 달리 약 50%가 암석으로 추정된다.

이러한 증거를 바탕으로, 과학자들은 포에베가 목성과 해왕성 사이에서 태양을 공전하는 카이퍼 벨트의 얼음 소행성인 켄타우루스 소행성에서 포획되었다고 결론 내렸다. 포에베는 점이 아닌 다른 형태로 촬영된 최초의 켄타우루스 소행성이었다.

작은 크기에도 불구하고, 포에베는 초기 역사에서 구형이었고, 분화된 내부를 가졌으며, 현재의 약간 비평형적인 모양으로 굳어졌다고 생각된다.

포에베는 태양계 기원 후 300만 년 이내에 카이퍼 벨트에서 형성된 것으로 추정된다. 이는 충분한 방사성 물질이 있어 구형으로 녹아내리고 수천만 년 동안 액체 상태의 물을 유지할 수 있을 만큼 충분히 초기였다.

6. 탐사

보이저 2호는 1981년 9월에 포에베를 지나갔다. 비록 2.2Gm 거리에서 촬영하여 해상도는 낮았지만, 포에베의 지형구조를 알 수 있었다. 보이저가 관측하기 쉬운 위치에 있지 않았던 토성의 다른 위성들과는 달리, 보이저 2호는 며칠 동안 포에베를 관측했고, 낮은 위상각에서 220만 킬로미터 거리에서 촬영한 이미지에서 포에베의 크기는 약 11 픽셀이었으며, 어두운 표면에 밝은 점들이 나타났다.

2004년 6월 11일, 카시니는 포에베로부터 2068km 떨어진 곳을 지나가면서, 흉터가 있는 표면을 보여주는 많은 고해상도 이미지를 얻었다. 보이저 2호는 포에베의 고품질 이미지를 생성할 수 없었기 때문에, 이를 얻는 것이 카시니 임무의 우선순위였으며, 비행 경로는 의도적으로 근접하도록 설계되었다. 포에베의 짧은 자전 주기(약 9시간 17분) 때문에, 카시니는 포에베의 거의 전체 표면을 지도화할 수 있었다. 근접 비행으로 포에베의 질량을 1/500의 불확실성으로 결정할 수 있었다.

7. 지형

포에베의 지형 이름은 그리스 신화의 아르고 원정대 이야기에서 따왔다. 국제천문연맹은 2005년에 포에베의 충돌구 24개에 이아손을 비롯한 아르고 원정대원들의 이름을 붙였다. 가장 큰 충돌구는 이아손이고, 내벽에 흰색 줄무늬(얼음으로 추정)가 있는 특징적인 충돌구는 에르기누스이다. 포에베의 유일한 평지는 포이베의 딸 레토의 이름을 딴 "레토 지역"이다.

7.1. 지역

레토 지역은 포이베의 딸 레토의 이름을 따서 지어졌다.

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7.2. 충돌구

2005년 국제천문연맹은 포에베의 충돌구 24개에 그리스 신화 속 이아손과 아르고 원정대에 나오는 인물들의 이름을 붙였다. 다음은 포에베의 충돌구 목록이다.

가장 큰 충돌구는 이아손이며, 내벽에 흰색 줄무늬(얼음으로 추정)가 있는 특징적인 충돌구는 에르기누스이다.