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225088 공공

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목차

1. 개요

225088 공공은 2007년 발견된 해왕성 바깥 천체로, 중국 신화 속 물의 신 '공공'의 이름을 따 명명되었다. 붉은색을 띠며, 표면에는 물 얼음과 메탄 얼음이 존재한다. 지름은 약 1230km로, 해왕성 바깥 천체 중 다섯 번째로 크며, 위성 샹류를 가지고 있다. 궤도는 태양과의 거리가 33.7 AU에서 101.2 AU까지 변하는 궤도 이심률이 큰 궤도를 돌고, 자전 주기는 약 22.4시간이다.

2. 역사

2. 1. 발견

공공을 발견한 팔로마 천문대의 새뮤얼 오스친 망원경.


공공은 2007년 7월 17일 미국 천문학자 메간 슈왐, 마이클 E. 브라운, 데이비드 라니보위츠가 발견하였다.[7] 발견 당시 팔로마 천문대는 새뮤얼 오스친 망원경을 이용해 세드나 주변, 50 AU 이상 거리의 천체를 찾는 탐사를 진행 중이었으며,[24][37][12] 1,000 AU 이상 떨어진 천체의 움직임도 포착할 수 있었다.[12] 슈왐은 반짝 비교정을 이용해 공공을 찾았는데,[37] 공공의 움직임이 상대적으로 느렸기 때문에 거리가 먼 천체로 여겨졌다.[37][52] 공공의 발견은 슈왐의 박사 학위 논문으로 제출되었다.[20][37]

2009년 1월 7일 공공의 발견 사실이 소행성 전자 원보에 게시되었으며,[10] 2007년 7월 후반기에 267번째로 발견된 천체였기 때문에 임시 명칭 2007 OR10을 부여받았다.[10] 1985년 8월 19일 라 시야 천문대에서 촬영된 사진에서 사전발견되었다.[7][51]

2. 2. 이름 및 기호

225088 공공의 이름은 중국 신화의 물의 신 공공에서 따 왔다. 공공은 구리와 철로 이루어졌고, 붉은 머리카락을 가진 사람 머리에, 뱀의 몸(꼬리)을 가진 형상으로 묘사되며, 혼란과 재앙을 불러오며, 추방될 때까지 지구를 기울이고 홍수를 일으켰다고 전해진다. 공공은 종종 그의 신하인, 머리를 9개 가진 뱀 모습의 괴물 상류와 함께 전해진다.

정식으로 이름이 붙기 전까지, 공공은 이름이 붙여지지 않은 태양계 천체 중 크기가 가장 컸다. 발견 초기에는 하우메아족에 속할 것이라는 추정을 바탕으로, 색상을 하얀색으로 추정해 백설 공주라는 별명으로 불렸으나, 이후 공공이 콰오아와 달리 확실하게 붉은색을 띈다는 사실이 밝혀진 후 별명은 사라졌다. 2009년 11월 2일, 소행성체 센터는 공공에 소행성체 번호 225088을 부여했다.

발견 이후 공공을 크기 이외에 중요한 천체라고 생각하지 않아 이름을 붙이는 것을 고려하지 않았으나, 2011년에는 얼음과 메테인의 존재 가능성으로 인해 연구 가능성이 충분해졌다며, 이름을 붙이는 행위를 정당화할 만한 근거가 생겼다고 말했다.

2019년 발견자들은 공공 (중국), 홀레 (독일), 우일리 (노르드) 중에서 하나를 고르게끔 하는 온라인 투표를 진행했다. 이 세 후보는 공공과 비슷한 궤도를 가진 천체의 이름은 창조와 관련된 신화적 이름으로 해야 한다는 국제천문연맹의 명명 규정에 따른 것이었으며, 물, 얼음, 눈, 빨간색과 관련이 있었으며, 공공의 위성에 붙일 이름까지 고려하기 쉽다는 특징이 있었다.

후보지역[74]유래 (요약)[74]득표율[75]
공공(Gonggong)중국붉은 머리카락과 뱀과 같은 꼬리를 가진 물의 신, 공공46%
빌리(Vili)북유럽오딘, 베와 함께 유미르를 쓰러뜨린 빌리31%
홀레(Holle)유럽다산·재생·여성을 관장하는 겨울의 여신 홀레23%



2019년 5월 29일, '공공'이 28만 표를 받아 전체의 46%를 득표함으로서, 천체의 이름이 공공으로 결정되었으며, 바로 국제천문연맹의 소천체 명명 위원회(, CSBN)에 상정되었다. 2020년 2월 5일, 소천체 명명 위원회는 공공이라는 이름을 승인하였으며, 소행성체 센터에 게시되었다.

천문 기호는 더 이상 천문학에서 정기적으로 사용되지 않기 때문에, 공식적으로 공공은 기호를 받지 않았으나, 점성술에서는 이라는 기호를 사용하는데,[76][77] 모양은 데니스 모스코비츠가 한자 共과 뱀의 꼬리 모양을 합쳐 만들었다.[78]

위성 샹류는 공공을 따라다닌 뱀 괴물 상류의 이름을 따서 명명되었다.

3. 궤도



공공이 해왕성과 3:10 궤도 공명을 이루며 진동하는 모습.


2000년부터 2050년까지 물병자리에서의 공공의 겉보기 이동.


공공과 태양의 평균 거리는 67.5 AU이며, 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 554년이 걸린다.[6] 공공의 궤도면은 황도에 대해 크게 기울어져 있으며, 궤도 경사는 30.7도, 궤도 이심률은 0.50이다.[6] 이심률이 크기 때문에 궤도를 도는 도중 태양과의 거리가 크게 변하며, 원일점에서는 101.2 AU, 근일점에서는 33.7 AU이다.[6][7] 공공은 1857년 근일점을 통과하였으며, 현재 태양에서 멀어지는 중이다.[46]

공공은 크기에 비해 공전 주기, 궤도 경사, 궤도 이심률이 모두 다른 천체에 비해 큰 편이다. 왜행성 후보 천체 중 세드나(11,400년)와 에리스(558년)에 이어 세 번째로 공전 주기가 길며, 궤도 경사는 에리스(44°)에 이어 두 번째로 크며, 궤도 이심률도 세드나(0.84)에 이어 두 번째로 크다.

소행성체 센터에서는 공공의 궤도가 멀고 찌그러져 있다는 점에서 산란원반 천체로 분류하며,[8] 심원황도탐사에서는 해왕성과 3:10 궤도 공명을 이루는 공명 해왕성 바깥 천체로 보았다.[17] 즉, 공공은 해왕성이 10번 공전할 때마다 태양 주위를 세 번 공전한다.

2021년 기준 공공은 태양에서 89 AU 떨어져 있으며,[47] 1.1 km/s의 속도로 이동하고 있다.[49] 현재 공공은 발견된 천체 중 태양에서 11번째로 멀며,[47][48][4] 2021년 기준 태양과 84.3 AU 떨어져 있는 세드나보다도 멀다.[47] 공공은 2013년부터 세드나보다 태양에서 멀리 떨어져 있으며, 2045년에는 에리스보다 멀리 떨어지게 된다.[49][27] 공공의 원일점 도달 시기는 2134년이다.[62]

4. 물리적 성질

4. 1. 밝기

공공의 절대등급은 2.34로,[32][19] 해왕성 바깥 천체 중 7번째로 밝다. 오르쿠스(2.31)보다는 어둡지만,[22] 콰오아(2.82)보다는 밝다.[60] 소행성체 센터와 JPL 소천체 데이터베이스에서는 절대등급을 각각 1.6과 1.8로 보는데,[7][6] 이 경우 공공은 해왕성 바깥 천체 중 5번째로 밝게 된다.[15]

공공과 태양의 거리는 88 AU이기 때문에, 겉보기등급은 21.5밖에 되지 않아,[25] 지구에서 육안으로 관측할 수 없다.[54] 공공은 에리스보다 태양에 더 가깝지만, 에리스의 반사율이 더 높기 때문에, 에리스의 겉보기등급 18.8로 공공보다 더 밝게 보인다.[21][26]

4. 2. 표면 및 분광

공공의 상상도로, 빨간 표면을 강조하였다.


225088 공공의 표면 반사율은 0.14이다. 붉은색을 띠며, 근적외선 스펙트럼에서 물 얼음의 흡수선이 나타나고, 메테인의 존재 가능성도 제기된다. 2011년 칠레 라스 캄파나스 천문대의 마젤란 망원경을 이용한 근적외선 대역 측정에서 적색 부근에서 강한 스펙트럼 기울기와 1.5 ~ 2 μm 사이의 넓은 흡수선이 나타났다. 이는 허블 우주망원경의 후속 측광 결과에서도 확인되었으며, 카이퍼대 천체에서 흔히 나타나는 얼음의 특징이다.

공공은 가시광선과 근적외선 모두에서 가장 붉은 해왕성 바깥 천체 중 하나인데, 이는 표면에 색이 없는 얼음이 많은 점을 감안하면 특이한 현상이다. 이 때문에 색상이 밝혀지지 않았던 당시의 별칭이 '백설 공주'였다. 표면의 붉은색은 메탄이 광분해되어 생성된 톨린 때문으로 추정된다. 2015년 분광 관측에서는 2.27 μm 대역에서 메탄 분해 화합물을 나타내는 흡수선이 관측되었다.

공공은 콰오아보다 표면 온도가 높은 근지점(33.7 AU)에서도 휘발성 메테인이 남아 있을 만큼 충분히 크며, 암모니아, 일산화 탄소, 질소 등 해왕성 바깥 천체 다수가 잃는 휘발성 물질도 남아있을 가능성이 있다. 공공은 콰오아처럼 표면에 휘발성 물질이 남아있을 수 있는 질량 한계를 간신히 충족하는 것으로 추정하고 있다.

2022년 제임스 웹 우주 망원경 (JWST) 관측 결과, 공공의 표면에 상당량의 에탄 얼음 (C2H6)이 존재하지만, 세드나보다는 적은 양이 발견되었다. 또한, 이산화 탄소 (CO2)와 복잡한 유기물의 존재 증거도 발견되었지만, 메탄 (CH4)과 메탄올 (CH3OH)의 존재 증거는 발견되지 않았다.[66]

4. 3. 대기

지구 및 달과 공공의 크기 비교.


공공의 표면에 톨린이 있다는 점에서, 콰오아와 유사한, 옅은 메테인(메탄) 대기가 있을 가능성이 제기된다. 공공은 가끔 콰오아보다 태양에 가깝게 접근해 메테인이 기화되는데, 질량이 커 메테인을 간신히 붙잡아둘 수 있다. 원일점 근처에서는 메테인을 포함해 여러 휘발성 물질이 표면으로 응결해 표면 반사율이 감소한다. 반사율이 감소하면 흡수하는 태양 에너지의 양이 증가하여 표면 온도가 올라가므로, 질소나 일산화 탄소 등 휘발성이 강한 물질은 사라지고, 메테인 등 휘발성이 상대적으로 낮은 물질은 미량 남게 된다.

공공은 태양계 형성 초기에는 얼음화산 활동으로 더 두꺼운 대기가 있었으나, 화산 활동이 감소하며 이 시기에 형성된 대기도 점차 우주 공간으로 탈출하였다. 질소 및 일산화탄소와 같은 휘발성 가스는 손실되었지만 메탄과 같이 휘발성이 적은 가스는 현재의 희박한 대기에 남아있을 가능성이 높다.[16][44]

스펙트럼 관측 결과, 225088 공공의 표면은 물과 메탄 얼음으로 덮여있는 것으로 나타났다. 메탄이 우주 방사선에 의해 중합된 적색 유기 화합물로 변화한 서리일 가능성이 제기되었다. 표면 온도는 최대 46K(-227℃)로 추정되며, 표면의 메탄이 증발하여 얇은 대기를 형성할 가능성이 있다. 공공은 얇은 메탄 대기를 유지할 정도의 중력을 가지고 있다. 반대로, 명왕성에서 보이는 질소나 일산화 탄소는 공공의 중력으로는 유지할 수 없으며, 수억 년의 시간을 거치면서 증발했을 것으로 생각된다.

4. 4. 크기

2018년 측정 결과, 225088 공공의 지름은 1230 ± 50 km로 추정된다.[36] 이는 명왕성, 에리스, 하우메아, 마케마케에 이어 다섯 번째로 큰 해왕성 바깥 천체에 해당하며, 카론과 크기가 비슷하다.[36]

2010년 곤잘로 탄그레디는 공공의 크기를 1,752 km로 크게 추산했으나,[40] 당시에는 이를 뒷받침할 만한 관측 자료가 부족했다.[40] 이후 허셜 우주망원경을 이용한 2012년 연구에서는 원적외선 관측을 통해 지름을 1280 ± 210 km로 추정했고,[21] 2013년에는 허셜 및 스피처 우주망원경 자료를 종합하여 1142 ± 647 km로 추정했다.[23]

2016년 허셜 및 케플러의 열복사 자료를 종합한 결과, 반사율을 0.089로 낮게 보아 지름을 1535 ± 75 km로 추정하기도 했다.[19][30] 이 경우 공공은 마케마케(1,430 km)보다 커져, 에리스와 명왕성에 이어 세 번째로 큰 해왕성 바깥 천체가 된다.[30][33] 그러나 2018년 위성 발견에 따른 질량 측정치와 자전축 관련 연구 결과를 바탕으로, 지름은 다시 1230 ± 50 km로 수정되었다.[36]

크기 추정치[40][13][21][23][11][19][36]
연도지름방법
20101,752 km열적 방법
20111,200 +300/-200 km최고 적합 알베도
20121,280 ± 210 km열적 방법
20131,142 +647/-467 km열적 방법
20131,290 km방사 측정
20161,535 +75/-225 km열적 방법
20181,230 ± 50 km방사 측정



해왕성 바깥 천체들의 크기, 반사율, 색상 비교 (회색 부채꼴은 크기 불확실성).


공공(왼쪽 아래)과 지구(오른쪽), 달(왼쪽 위)의 크기 비교

4. 5. 질량, 밀도, 자전

공공의 질량은 1.75 × 1021 kg이고, 밀도는 1.72 ± 0.16 g/cm³이다.[36] 이는 카론(질량 1.586 × 1021 kg, 밀도 1.702 g/cm³)[36][41]보다 약간 더 무겁고 밀도가 높은 수치이다.[36] 공공은 에리스, 명왕성, 하우메아, 마케마케에 이어 다섯 번째로 질량이 큰 해왕성 바깥 천체이다.[36] 질량이 크기 때문에 정역학적 평형을 이루어, 자전으로 약간 편평해진 매클로린 타원체의 형태를 띨 것으로 추정된다.[36][19]

공공의 자전 주기는 케플러 우주망원경을 이용한 밝기 변화 관측으로 측정되었는데,[19] 광도곡선의 변화가 0.09 등급밖에 되지 않을 정도로 작아,[19] 지구에서 보기에 거의 극 부분을 바라보고 있다는 점을 나타낸다.[36] 케플러의 관측 결과에서는 자전 주기가 44.81 ± 0.37 시간 또는 22.4 ± 0.18 시간으로 산출되었는데,[19][36] 자전축의 기울기를 설명하는 모형과의 일치성을 근거로, 22.4 ± 0.18 시간이 더 가능성이 높다고 받아들여진다.[36] 보통 해왕성 바깥 천체의 자전 주기는 6시간에서 12시간 사이라는 점에서, 공공은 상대적으로 느리게 자전한다.[36] 이로 인해 공공의 편평률은 0.03(22.4시간)이나 0.007(44.81시간)로, 상대적으로 낮다.[36]

5. 위성

2016년 3월, 225088 공공이 비정상적으로 느리게 자전한다는 사실이 발견되면서, 위성의 조석력이 작용한 결과일 가능성이 제기되었다. 이를 바탕으로 크사바 키스와 연구팀은 허블 우주망원경의 관측 자료를 분석하여, 2010년 9월 18일에 촬영된 사진에서 15,000 km 거리에서 공공을 공전하는 어두운 위성을 발견하였다. 이 발견 사실은 2016년 10월 17일 행성 과학 분과 회의에서 발표되었다.

허블 우주망원경이 2009년과 2010년 촬영한 공공과 위성 샹류의 모습.


발견된 위성은 지름이 약 100km이고, 공전 주기는 약 25일이다. 2020년 2월 5일, 공공의 이름을 발표한 날, 위성의 이름은 공공을 따라다닌 뱀 괴물 상류의 이름을 따 샹류(Xiangliu)로 명명되었다. 2017년 5월, 허블 우주 망원경 관측을 통해 위성의 존재가 확인되었으며,위성의 지름은 240km에서 400km 정도로 추정된다. 약 45시간이라는 225088 공공의 자전 주기는 24시간 미만의 주기를 가진 경우가 많은 해왕성 바깥 천체 중에서 특히 느린 것으로, 위성의 조석 효과에 의한 영향이 시사되었다. 단, 이번 관측에서는 위성의 궤도가 정밀하게 조사되지 않았으며, 실제로 위성의 영향에 의한 것인지 여부는 불분명하다.

6. 탐사

행성과학자 아만다 잔가리는 현재 발사체 기술로는 225088 공공까지의 행성접근통과 탐사는 최소 20년이 걸릴 것이라고 계산하였다.[45] 2030년이나 2031년에 발사할 경우, 목성에서의 스윙바이를 통해서는 25년 만에 공공에 도착할 수 있다. 이 경우 공공에 도착할 때 공공과 태양 사이의 거리는 약 95 AU가 된다.[45]

참조

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