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다프니스 (위성)

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목차

1. 개요

다프니스는 토성의 위성으로, 2005년 카시니 탐사선에 의해 발견되었다. 킬러 간극 내에서 공전하며, 궤도 경사와 이심률이 0에 가깝기 때문에 궤도를 돌면서 고리에 파동을 일으킨다. 다프니스는 불규칙한 모양에 매끄러운 표면을 가지며, 평균 지름은 약 8km이고, 표면 반사율은 0.5이다. 다프니스는 토성의 고리에 영향을 주어 킬러 간극을 형성하고, 덩굴손 모양의 구조를 만들기도 한다.

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다프니스 (위성)
기본 정보
카시니 탐사선이 촬영한 다프니스 사진 (2017년)
카시니 탐사선이 촬영한 토성 고리 속의 다프니스 (2017년)
명칭다프니스
기타 명칭Saturn XXXV
S/2005 S 1
명명 유래다프니스
형용사다프니디안 (Dapnidian)
발견
발견자카시니 영상 과학 팀
발견일2005년 5월 1일
궤도 특성
모 행성토성
공전 그룹양치기 위성, 킬러 간극
평균 공전 반지름136505.5 ± 0.1 km
궤도 이심률0.0000331 ± 0.0000062
공전 주기0.5940798일 (14.257915시간)
궤도 경사0.0036 ± 0.0013°
물리적 특성
크기9.8 x 8.4 x 5.6 km (± 0.6 x 1.6 x 1.2 km)
평균 직경7.8 ± 1.0 km
질량6.8 ± 1.7 x 10^13 kg
밀도0.276 ± 0.144 g/cm³
표면 중력장축에서 6.8e-8+4.9−4 m/s²
극에서 6.8e-8+2.8−3 m/s²
탈출 속도장축에서 6.8e-8+4.9−3 km/s
극에서 6.8e-8+2.8−3 km/s
자전동기
자전축 기울기알려지지 않음
반사율≈ 0.5
표면 온도≈ 78 K

2. 발견 과정



과학자들은 킬러 간극에서 고리가 중력적 영향을 받아 휘어진 흔적을 발견했을 때부터 새로운 위성이 간극 주변에 있으리라고 예상했다. 2005년 카시니 탐사선이 보내온 사진을 통해 다프니스의 존재가 확인되었다.[16]

2. 1. 발견



과학자들은 킬러 간극에서 고리가 중력적 영향을 받아 휘어진 흔적을 발견했을 때부터 새로운 위성이 간극 주변에 있으리라고 예상했다. 2005년 카시니 탐사선이 보내온 사진을 통해 다프니스의 존재가 확인되었다.

카시니는 2005년 5월 1일 0.18초 시야의 협각 카메라를 사용해 16분 동안 노출을 주어 사진을 촬영했다. 2005년 5월 6일, 카시니 사진과학팀은 이 사진에서 다프니스를 발견했다.[16] 이후, 2005년 4월 13일에 F 고리 근방을 촬영한 저해상도 사진 32장과 고해상도 사진 2장, 그리고 5월 2일자 사진에서도 다프니스가 확인되었다.

2. 2. 명명

2006년 그리스 신화의 목동 다프니스의 이름을 따서 명명되었다.[19] 다프니스는 헤르메스와 님프 사이에서 태어난 아들로, 월계수(다프네) 아래에 버려졌고, 판에게서 노래와 피리를 배웠다. 이후 물의 님프 노미아에게 다른 여자를 사랑하지 않을 것을 맹세했으나, 시칠리아 왕녀와 술에 취해 동침함으로서 노미아의 분노를 사 장님이 된다. 남은 일생 동안에는 자신의 처지를 한탄하는 노래를 부르고 다녔으며, 물에 빠져서 죽는다.[20]

토성의 고리 안에 위치한 두 양치기 위성인 다프니스와 판은 모두 목동과 관련된 신화적 인물의 이름을 따서 명명되었다.[17] 다프니스는 목자, 파이프 연주자, 목가적인 시인이었으며, 이는 다프니스가 목자 위성으로서의 역할을 한다는 점을 반영한 것이다. 또한 판은 다프니스의 형제이다.

다프니스는 발견 당시 '''S/2005 S 1'''이라는 임시 명칭이 부여되었고, 2006년 7월 17일에 공식적으로 다프니스(Daphnis)로 명명되었으며, 동시에 '''Saturn XXXV'''라는 확정 번호도 부여되었다.

3. 궤도 성질

다프니스는 궤도 경사 및 이심률은 0에 매우 가깝지만 정확히 0은 아니며, 이 때문에 다프니스는 궤도를 돌 때마다 앞뒤(이심률)로 9km씩, 상하(경사)로 17km씩 움직인다.[15] 킬러 간극의 폭은 42km이기 때문에, 다프니스는 킬러 간극 내부에만 위치한다. 궤도 경사는 엥케 간극의 양치기 위성인 판보다 약간 크다.

다프니스는 토성의 로슈 한계 내부에 위치하며, 따라서 다프니스가 산산조각난다고 해도 전혀 이상하지 않은 상태이다. 하지만 다프니스가 작기 때문이거나, 또는 내부 구조가 그리 튼튼하지 않기 때문에 부서지지 않고 있다고 추정된다.[15]

다프니스는 달처럼 조석 고정 상태이며, 따라서 자전 주기와 공전 주기가 약 14시간으로 일정하다.

4. 고리에 주는 영향

다프니스의 중력은 킬러 간극 가장자리에 파동을 일으킨다. 고리 안쪽은 다프니스보다 빠르게 움직여 다프니스 앞쪽에 파도가 생기고, 바깥쪽 고리는 느리게 움직여 뒤쪽에 파도가 생긴다.[21][10]

고리 근방의 다프니스를 확대한 모습으로, 다프니스의 앞쪽에서는 내부 고리가, 뒤쪽에서는 외부 고리가 볼록해진 모습을 볼 수 있다. 또한, 다프니스 방향으로 뻗어나온 "덩굴손"도 보인다.


2017년 1월 18일에는 다프니스에서 뻗어 나온 덩굴손 모양의 고리 입자 구조가 관측되었다. 제트 추진 연구소는 이를 "다프니스가 잠깐 먼지를 담아뒀는데, 담아둔 통이 터진" 현상이라고 설명했다.[21][10]

4. 1. 수직적 파동

다프니스가 상하로 17 km씩 움직이기 때문에 A 고리에는 수직 방향으로 "물결 무늬"가 생기며, 그림자는 토성이 분점에 도달하면 생겨난다.


다프니스는 약간의 궤도 경사각을 가지고 있기 때문에, 킬러 간극 가장자리에 생기는 파도는 고리 평면에 대해 수직 성분을 가지며, 고리 평면에서 약 1500m 높이에 도달한다. 다프니스가 상하로 움직이며 만드는 이 "물결 무늬"는 토성이 분점에 가까워져 그림자가 생길 때 관측할 수 있다.

5. 물리적 성질

2017년 초, 카시니 탐사선의 근접 촬영으로 다프니스의 상세한 모습이 밝혀졌다. 다프니스는 불규칙 위성이고, 표면은 매끄러우며, 충돌구가 적고, 적도 부근에 입자들이 많이 쌓여 불룩하다.[21] 크기는 9 × 9 × 6 km, 평균 지름은 약 8 km이며, 위성의 세로축은 토성 방향으로 고정되어 있다.[14] 표면 반사율은 0.5로 높은 편이다.

5. 1. 외형

2017년 초, 카시니 탐사선은 다프니스에 상당히 많이 접근했으며, 이를 통해 다프니스가 불규칙 위성이고, 표면은 매끄러운 편이며, 충돌구의 수가 적고, 적도 부근에 입자들이 많이 쌓여 불룩함이 밝혀졌다.[21] 다프니스의 크기는 9 × 9 × 6 km로, 평균 지름은 약 8 km이며, 위성의 세로축은 토성 방향으로 고정되어 있다.[14] 표면 반사율은 0.5로, 높은 편에 속한다.

카시니호가 촬영한 다프니스.


2017년 1월 18일 다프니스가 매우 가까운 거리에서 촬영되어 그 형태가 명확해졌다. 위성은 대부분 매끄러운 표면으로 덮인 불규칙한 형태이며, 크레이터는 적고 적도면에 적도 능선 구조를 가지고 있는 것이 밝혀졌다.[10]

5. 2. 내부 구조

다프니스의 평균 밀도는 0.34 g/cm³로 토성보다 낮아, 주 구성 성분이 얼음일 것으로 추정된다.[14][15] 다프니스는 로슈 한계 안쪽에 위치하기 때문에, 내부 구조는 매우 단단하거나 매우 약할 것으로 추정되는데, 후자일 가능성이 높다.[14][15]

2017년 1월 18일, 카시니호가 다프니스를 매우 가까운 거리에서 촬영하여 그 형태가 명확해졌다. 위성은 대부분 매끄러운 표면으로 덮여 있으며, 크레이터는 적고 적도면에 능선 구조를 가지고 있는 불규칙한 형태이다.

6. 탐사

다프니스의 겉보기등급은 약 24등급이기 때문에, 지구에서는 토성이 너무 밝아 관측할 수 없다. 카시니-하위헌스를 제외한 다른 토성 탐사선들은 다프니스의 존재 자체를 몰랐기 때문에 다프니스 탐사는 진행되지 못했으나, 카시니 탐사선은 다프니스를 상당히 자세히 탐사하였고, 덕분에 다프니스의 궤도 요소들은 상당히 정확하다. 카시니 탐사선이 다프니스에 가장 가까이 다가갔을 때의 거리는 72,816 km였다.

참조

[1] 사전 Daphnis https://web.archive.[...] Oxford University Press
[2] 서적 Moons of the Solar System 2015
[3] 웹사이트 Daphnis / IN DEPTH / BY THE NUMBERS https://solarsystem.[...]
[4] 논문 Revised orbits of Saturn's small inner satellites http://www.iop.org/E[...]
[5] 웹사이트 S/2005 S 1 http://cbat.eps.harv[...] 2005-05-06
[6] 웹사이트 Cassini Finds New Saturn Moon That Makes Waves http://www.nasa.gov/[...] 2005-05-10
[7] 웹사이트 Saturn XXXV (Daphnis) http://www.cbat.eps.[...]
[8] 웹사이트 Wavemaker Moon http://photojournal.[...] NASA/JPL/Space Science Institute 2005-05-10
[9] 웹사이트 S/2005 S 1 http://cbat.eps.harv[...]
[10] 웹사이트 Daphnis Up Close https://saturn.jpl.n[...] 2017-01-19
[11] 웹사이트 衛星日本語表記索引 http://planetary.jp/[...] 일본惑星協会 2019-03-09
[12] 웹사이트 太陽系内の衛星表 https://www.kahaku.g[...] 国立科学博物館 2019-03-09
[13] 논문 Revised orbits of Saturn's small inner satellites http://www.iop.org/E[...] 2017-12-31
[14] 논문 Sizes, shapes, and derived properties of the saturnian satellites after the Cassini nominal mission https://web.archive.[...] 2017-12-31
[15] 논문 Estimating the Density of Saturn's Moon Daphnis via its Shepherding Effect on Nearby Rings https://web.archive.[...] 2010-07-08
[16] 웹인용 IAUC 8524: S/2005 S 1; V2361 Cyg; C/1998 U7 http://www.cbat.eps.[...] 2017-12-31
[17] 웹인용 Cassini Finds New Saturn Moon That Makes Waves https://www.nasa.gov[...] 2017-12-31
[18] 웹사이트 Wavemaker Moon http://photojournal.[...] NASA/JPL/Space Science Institute 2005-05-10
[19] 웹인용 IAUC 8730: Saturn XXXV (Daphnis) http://www.cbat.eps.[...] 2006-07-17
[20] 백과사전 다프니스 https://terms.naver.[...]
[21] 뉴스 Daphnis Up Close https://saturn.jpl.n[...] 2017-12-31


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