고전적 카이퍼대 천체
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1. 개요
고전적 카이퍼대 천체는 해왕성의 궤도와 공명하지 않고, 해왕성으로부터 유의미한 섭동을 받지 않는 카이퍼대 천체를 지칭한다. 궤도 긴반지름을 기준으로 39.4 AU에서 47.8 AU 사이에 위치하며, '차가운' 집단과 '뜨거운' 집단으로 나뉜다. 주요 천체로는 왜행성 마케마케, 하우메아 등이 있으며, 15760 알비온이 큐비원족의 어원이 되었다. 2019년 뉴 호라이즌스 탐사선이 486958 아로코스를 근접 관측했다.
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- 고전적 카이퍼대 천체 - 15760 알비온
15760 알비온은 1992년에 발견되어 윌리엄 블레이크의 신화 속 인물에서 이름이 유래되었으며, 카이퍼 벨트 연구에 중요한 역할을 한 카이퍼 벨트 소행성이다. - 고전적 카이퍼대 천체 - 58534 로고스
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| 고전적 카이퍼대 천체 | |
|---|---|
| 명칭 | |
| 명칭 | 고전적 카이퍼대 천체 |
| 영어 명칭 | Classical Kuiper belt object |
| 다른 명칭 | 큐비원족 |
| 개요 | |
| 정의 | 해왕성과의 궤도 공명에 의해 제어되지 않는 카이퍼대 천체 |
| 특징 | 비교적 원형의 궤도를 가짐 황도면에 가까운 궤도 경사를 가짐 |
| 명칭 유래 | 최초로 발견된 천체 1에서 유래 (큐비원, Cubewano라고 발음) |
| 용어 사용 | '큐비원족'이라는 용어는 소행성 센터에서 여전히 사용됨 '고전적 카이퍼대 천체'라는 용어가 더 일반적으로 사용됨 |
| 분포 | |
| 위치 | 해왕성 궤도 바깥쪽 카이퍼대 내 |
| 궤도 특성 | |
| 궤도 공명 | 해왕성과의 궤도 공명에 해당되지 않음 |
| 궤도 이심률 | 비교적 낮음 (원형 궤도에 가까움) |
| 궤도 경사 | 황도면에 가까움 (낮은 궤도 경사) |
| 대표적인 천체 | |
| 주요 천체 | 마케마케 29 300 197 25 |
| 참고 자료 | |
| 참고 자료 | |
2. 역사
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고전적 카이퍼대 천체(큐비와노)는 해왕성의 궤도 공명에 영향을 받지 않는 천체들을 말한다. 해왕성 바깥쪽에 위치하며, 크게 '차가운' 집단과 '뜨거운' 집단으로 나뉜다.
3. 궤도
대부분의 큐비와노는 해왕성의 2:3 궤도 공명(명왕성족이 존재)과 1:2 공명 사이에 분포한다. 50000 콰오아처럼 황도면에 가까운 거의 원형 궤도를 가진 천체도 있지만, 명왕성족처럼 찌그러진 궤도를 가진 천체도 있어 일부는 해왕성보다 태양에 더 가까워지기도 한다.
소행성체 센터(MPC)와 심층 황도면 탐사(DES)는 큐비와노 분류 기준이 서로 다르다. MPC에서 큐비와노로 분류된 마케마케는 DES에서는 해왕성에 의해 흩어질 가능성이 있는 천체로 분류된다.
긴반지름이 47–49 AU를 넘어서면 낮은 경사각을 가진 천체가 부족하다는 증거가 있어, 카이퍼대가 '가장자리'를 가지고 있다는 추측이 있다.[12]
큐비와노에 대한 공식적인 정의는 없지만, 일반적으로 해왕성의 섭동에서 자유로운 천체를 의미한다. 2007년에 도입된 한 분류법은 1,000만 년 궤도 적분을 사용하여, 공명하지 않고 해왕성에 의해 산란되지 않는 천체를 고전적 천체로 정의한다.[13] 이 정의에 따르면, 39.4 AU 미만은 '내부 고전대', 48.7 AU 이상은 '외부 고전대', 그 사이는 '주 고전대'로 불린다.[13]
3. 1. '차가운' 집단과 '뜨거운' 집단
고전적 카이퍼대 천체는 크게 두 가지 역학적 부류로 나뉜다. 상대적으로 덜 교란된 ('차가운') 궤도를 가진 천체와, 상당히 교란된 ('뜨거운') 궤도를 가진 천체가 있다.
대부분의 큐비와노는 해왕성의 2:3 궤도 공명 (명왕성족 존재)과 1:2 공명 사이에서 발견된다. 예를 들어, 50000 콰오아는 황도면에 가까운 거의 원형 궤도를 가지고 있다. 반면, 명왕성족은 더 찌그러진 궤도를 가지고 있어 일부는 해왕성보다 태양에 더 가깝게 접근한다.
대부분의 고전적 천체, 즉 소위 '차가운 집단'은 42~47AU 사이에 위치하며, 낮은 경사각(< 5°)과 거의 원형의 궤도를 갖는다. 더 작은 집단('뜨거운 집단')은 고경사각, 더 찌그러진 궤도를 특징으로 한다.[5] '뜨겁다'와 '차갑다'는 표면 온도나 내부 온도와는 아무런 관련이 없으며, 가스 속 분자와 유사하게 물체의 궤도를 지칭하며, 열을 가하면 상대 속도가 증가한다.[6]
심층 황도면 탐사는 두 집단의 분포를 보고하는데, 하나는 경사각이 4.6°에 중심을 둔 집단(''핵심'')이고, 다른 하나는 30° 이상으로 확장되는 경사각을 가진 집단(''헤일로'')이다.[7] 궤도 특성 외에도, 두 모집단은 서로 다른 물리적 특성을 나타낸다.
486958 아로코스와 같이 붉은색을 띠는 차가운 집단과 더 이질적인 뜨거운 집단 간의 색상 차이는 2002년에 처음 관찰되었다.[9] 더 큰 데이터 세트를 기반으로 한 최근 연구에 따르면 차가운 집단과 뜨거운 집단 사이의 절단 기울기는 12°(5° 대신)이며, 균일한 붉은색의 차가운 집단과 푸르스름한 뜨거운 집단 간의 구별을 확인한다.[10]
저경사(차가운) 및 고경사(뜨거운) 고전 천체 간의 또 다른 차이점은 관측된 쌍성 소행성의 수이다. 쌍성은 저경사 궤도에서 매우 흔하며 일반적으로 비슷한 밝기 시스템을 갖는다. 쌍성은 고경사 궤도에서 덜 흔하며, 구성 요소는 일반적으로 밝기에서 차이가 난다. 이러한 상관관계는 색상 차이와 함께 현재 관측된 고전 천체가 최소 두 개의 서로 다른 중첩 집단에 속하며 서로 다른 물리적 특성과 궤도 역사를 가지고 있다는 제안을 더욱 뒷받침한다.[11]
3. 2. 분포
고전적 카이퍼대 천체는 크게 두 가지 역학적 부류로 나뉜다. 하나는 상대적으로 덜 교란된 ('차가운') 궤도를 가진 천체이고, 다른 하나는 상당히 교란된 ('뜨거운') 궤도를 가진 천체이다.
대부분의 큐비와노는 해왕성의 2:3 궤도 공명(명왕성족이 존재)과 1:2 공명 사이에서 발견된다. 예를 들어, 50000 콰오아는 황도면에 가까운 거의 원형 궤도를 가지고 있다. 반면, 명왕성족은 더 찌그러진 궤도를 가지고 있어 일부는 해왕성보다 태양에 더 가깝게 접근한다.
대부분의 고전적 천체, 즉 소위 '차가운 집단'은 42~47AU 사이에 위치하며, 낮은 경사각(< 5°)과 거의 원형의 궤도를 갖는다. 더 작은 집단('뜨거운 집단')은 고경사각, 더 찌그러진 궤도를 특징으로 한다.[5] '뜨겁다'와 '차갑다'는 표면 온도나 내부 온도와는 아무런 관련이 없으며, 가스 속 분자와 유사하게 물체의 궤도를 지칭하며, 열을 가하면 상대 속도가 증가한다.[6]
심층 황도면 탐사는 두 집단의 분포를 보고하는데, 하나는 경사각이 4.6°에 중심을 둔 집단(''핵심'')이고, 다른 하나는 30° 이상으로 확장되는 경사각을 가진 집단(''헤일로'')이다.[7]
대부분의 고전적 카이퍼대 천체(KBO)는 5° 미만의 궤도 경사각과 0.1 미만의 이심률을 가지고 있다. 이들의 궤도 긴반지름은 메인 벨트의 중앙을 선호한다. 아마도, 제한 공명에 가까운 더 작은 천체들은 공명으로 포획되었거나 해왕성에 의해 궤도가 수정되었을 것이다.
'핫(hot)' 및 '콜드(cold)' 천체군은 현저하게 다르다. 모든 큐비와노의 30% 이상이 낮은 궤도 경사각과 거의 원형에 가까운 궤도를 가지고 있다. 명왕성족의 궤도 매개변수는 더 균등하게 분포되어 있으며, 0.15–0.2 범위의 중간 이심률과 5–10°의 낮은 궤도 경사각에서 국부적인 최대값을 보인다.
산란 원반 천체와의 비교도 참조하라.
큐비와노는 해왕성 궤도 바깥에 명확한 '벨트'를 형성하는 반면, 명왕성족은 해왕성 궤도에 접근하거나 심지어 교차하기도 한다. 궤도 경사각을 비교하면, '핫' 큐비와노는 전형적으로 20° 미만의 궤도를 유지하는 명왕성족과 비교하여 더 높은 궤도 경사각으로 쉽게 구별될 수 있다. '핫' 큐비와노의 높은 궤도 경사각은 아직 설명되지 않았다.
4. 물리적 특성
고전적 카이퍼대 천체는 궤도 특성뿐만 아니라 물리적 특성에서도 두 가지 다른 집단으로 나뉜다.
아로코스처럼 붉은색을 띠는 차가운 집단과 더 다양한 색깔을 가진 뜨거운 집단 사이의 색상 차이는 2002년에 처음 관찰되었다.[9] 더 많은 자료를 바탕으로 한 최근 연구에서는 차가운 집단과 뜨거운 집단 사이의 궤도 경사각 차이가 더 크다는 사실이 밝혀졌으며, 붉은색의 균일한 차가운 집단과 푸르스름한 뜨거운 집단이 명확히 구분된다는 점이 확인되었다.[10]
저경사(차가운) 및 고경사(뜨거운) 고전 천체 간의 또 다른 차이점은 관측된 쌍성 소행성의 수이다. 쌍성은 저경사 궤도에서 매우 흔하며 일반적으로 비슷한 밝기의 천체들로 구성되어 있다. 반면, 쌍성은 고경사 궤도에서는 덜 흔하며, 구성 천체 간 밝기 차이가 큰 경향이 있다.[11]
4. 1. 크기 및 구성
2014년 이후, 약 473개의 천체가 근일점(q) > 40 AU 및 원일점(Q) < 48 AU로 존재한다.
4. 2. 충돌족
하우메아족은 고전적 카이퍼 벨트에서 최초로 알려진 충돌족으로, 하나의 천체가 파괴되면서 생긴 조각들로 이루어진 천체 집단으로 여겨진다.[14] 이 족에는 하우메아, 하우메아의 위성들, 및 일곱 개의 작은 천체들이 포함된다. 이 천체들은 비슷한 궤도를 돌 뿐만 아니라, 물리적 특성도 비슷하다. 다른 많은 카이퍼 벨트 천체(KBO)와는 다르게, 이 천체들의 표면에는 다량의 물 얼음(H2O)이 있고, 톨린은 거의 없거나 아예 없다.[15] 표면 조성은 중성(붉은색과 반대) 색상과 적외선 스펙트럼의 1.5 및 2 μm에서 나타나는 깊은 흡수 현상으로부터 추론된다.[16] 고전적 카이퍼 벨트에는 이 외에도 몇몇 다른 충돌족이 존재할 수 있다.[17][18]4. 3. 쌍성
아로코스와 같이 붉은색을 띠는 차가운 집단과 더 이질적인 뜨거운 집단 간의 색상 차이는 2002년에 처음 관찰되었다.[9] 저경사(차가운) 및 고경사(뜨거운) 고전 천체 간의 또 다른 차이점은 관측된 쌍성 소행성의 수이다. 쌍성은 저경사 궤도에서 매우 흔하며 일반적으로 비슷한 밝기의 천체들로 구성되어 있다. 반면, 쌍성은 고경사 궤도에서는 덜 흔하며, 구성 천체 간 밝기 차이가 큰 경향이 있다.[11]5. 주요 천체
고전적 카이퍼대 천체(큐비원족)의 주요 천체는 다음과 같다.[21]
- 알비온: 큐비원족의 어원이 된 천체이다.
- 마케마케: 큐비원족 천체 중 가장 크며, 해왕성 바깥 천체 중에서도 큰 편이다.
- 하우메아: 긴 타원형 모양이 특징이며, 빠르게 자전하는 두 개의 위성이 있다.
- 콰오아, 바루나: 발견 당시에는 가장 큰 해왕성 바깥 천체였다.
- 2002 AW197, 2002 TX300, 2002 UX25
- 카오스
- 데우칼리온
- 로고스
- 보라시시
- 테하론히아와코
- 살라시아
- 알트지라
- 바르다
- 아로코스
- 실라-눈남
2014년 이후, 근일점(q)이 40AU보다 크고 원일점(Q)이 48AU보다 작은 천체가 약 473개 발견되었다. 2023년 7월 기준으로 이러한 조건을 만족하는 천체는 약 870개이다.
5. 1. 왜행성
마케마케는 큐비원족 천체 중 가장 크며, 해왕성 바깥 천체 중에서도 큰 편이다. 하우메아는 긴 타원형 모양이 특징이며, 빠르게 자전하는 두 개의 위성이 있다.[21]
| 소행성 번호 | 이름 | 직경 (추정: km) | 공전 주기 (년) | 위성 수 | 비고 |
|---|---|---|---|---|---|
| 20000 | 바루나 | 800 - 1,200 | 283 | 미확인 | 왜행성 후보 |
| 50000 | 콰오아 | 989 - 1,346 | 288 | 미확인 | 왜행성 후보 |
| 2002 AW197 | 700±50 | 327 | 미확인 | 왜행성 후보 | |
| 2002 TX300 | <900 | 283 | 미확인 | 왜행성 후보 | |
| 2002 UX25 | 838 | 277 | 미확인 | 왜행성 후보 | |
| 136108 | 하우메아 | (1,500×1,080×860) - (1,960×1,518×996) | 285 | 2 | 왜행성, 위성 2개, 고속(3.9시간) 자전 |
| 136472 | 마케마케 | 1,600 - 2,000 | 308 | 1 | 왜행성, 현재 최대의 큐비원족 천체 |
5. 2. 기타 주요 천체
15760 알비온(15760 Albion영어)은 큐비원족의 어원이 된 천체이다.[21] 마케마케는 큐비원족 천체 중 가장 크며, 해왕성 바깥 천체 중에서도 큰 편이다.[21] 하우메아는 긴 타원형 모양이 특징이며, 빠르게 공전하는 두 개의 위성이 있다.[21] 콰오아, 바루나는 발견 당시에는 가장 큰 해왕성 바깥 천체였다.[21] 이 외에도 2002 AW197 등이 주요 고전적 카이퍼대 천체에 속한다.[21]2014년 이후, 근일점(q)이 40AU보다 크고 원일점(Q)이 48AU보다 작은 천체가 약 473개 발견되었다. 2023년 7월 기준으로 이러한 조건을 만족하는 천체는 약 870개이다.
다음은 주요 고전적 카이퍼대 천체의 목록이다.
| 소행성 번호 | 이름 (임시 명칭) | 직경 (추정: km) | 공전 주기 (년) | 위성 수 | 비고 |
|---|---|---|---|---|---|
| 15760 | 알비온 (1992 QB1) | <120 | 289 | 미확인 | 큐비와노족의 어원 |
| 19521 | 카오스 (1998 WH24) | <560 | 310 | 미확인 | |
| 20000 | 바루나 (2000 WR106) | 800-1,200 | 283 | 미확인 | 왜행성 후보 |
| 50000 | 콰오아 (2002 LM60) | 989-1,346 | 288 | 미확인 | 왜행성 후보 |
| 53311 | 데우칼리온 (1999 HU11) | 211 | 296 | 미확인 | |
| 2002 AW197 | 700±50 | 327 | 미확인 | 왜행성 후보 | |
| 2002 TX300 | <900 | 283 | 미확인 | 왜행성 후보 | |
| 2002 UX25 | 838 | 277 | 미확인 | 왜행성 후보 | |
| 58534 | 로고스 (1997 CQ29) | 80.0 | 307 | 1 | 위성 조이를 가짐 |
| 136108 | 하우메아 | (1,500×1,080×860) - (1,960×1,518×996) | 285 | 2 | 왜행성, 위성 2개를 가짐, 고속 (3.9시간)으로 자전 |
| 136472 | 마케마케 (2005 FY9) | 1,600-2,000 | 308 | 1 | 왜행성, 현재 최대의 큐비와노족 천체 |
6. 탐사
2019년 1월 현재, 우주선이 근접 관측한 고전적 카이퍼대 천체는 단 하나뿐이다. 보이저 우주선은 카이퍼대가 발견되기 전에 이 지역을 통과했다.[19] 뉴 호라이즌스는 고전적 카이퍼대 천체(KBO)를 방문한 첫 번째 임무였다. 2015년 명왕성 탐사에 성공한 NASA의 뉴 호라이즌스 우주선은 2019년 1월 1일에 3500km 거리에서 소행성 486958 아로코스를 방문했다.[20]
6. 1. 뉴 호라이즌스
2019년 1월 현재, 우주선이 근접 관측한 고전적 카이퍼대 천체는 단 하나뿐이다. 보이저 우주선은 카이퍼대가 발견되기 전에 이 지역을 통과했다.[19] 뉴 호라이즌스는 고전적 카이퍼대 천체(KBO)를 방문한 첫 번째 임무였다. 2015년 명왕성 탐사에 성공한 NASA의 뉴 호라이즌스 우주선은 2019년 1월 1일에 3500km 거리에서 소행성 486958 아로코스를 방문했다.[20]
참조
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New Horizons prepares for encounter with 2014 MU69
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간행물
太陽系外縁部小天体研究の現状 －太陽系の果てを求めて－
http://kumano.u-aizu[...]
惑星地質研究会
1999-12
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