에리스 (왜행성)
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1. 개요
에리스는 2005년에 발견된 해왕성 바깥 천체이자 왜행성으로, 그리스 신화의 불화의 여신 에리스의 이름을 따 명명되었다. 궤도 특성상 산란 원반 천체로 분류되며, 궤도 주기는 약 559년이다. 에리스는 명왕성보다 약 27% 더 무거우며, 표면에는 메탄 얼음이 존재한다. 위성 디스노미아를 가지고 있으며, 디스노미아의 공전 주기는 약 15.78일이다. 현재까지 에리스를 직접 탐사한 우주선은 없으며, 뉴 호라이즌스 탐사선이 원거리에서 관측한 바 있다.
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| 에리스 (왜행성) | |
|---|---|
| 명칭 | |
| 영어 이름 | 136199 Eris |
| 기호 | [[파일:Eris symbol (bold).svg|24px|⯰]] (주로 점성학에서 사용) |
| 발음 | , |
| 형용사 | 에리디안 (Eridian) |
| 다른 이름 | (136199) 에리스 Xena (별명) |
| 이름 유래 | Ἔρις "Eris" |
| 발견 | |
| 발견자 | M. E. 브라운 C. A. 트루히요 D. L. 라비노위츠 |
| 발견일 | 2005년 1월 5일 |
| 궤도 정보 | |
| 궤도 기준 | 2020년 5월 31일 (JD 2459000.5) |
| 근일점 통과 시기 | ≈ 2257년 12월 1일 ± 11일 |
| 궤도 이심률 | 0.43607 |
| 평균 운동 | / 일 |
| 최초 발견 이전 관측일 | 1954년 9월 3일 |
| 물리적 특성 | |
| 위성 수 | 1 (디스노미아) |
| 질량 (지구 대비) | 0.0027 지구 질량; 0.22 달 질량 |
| 표면 중력 | ( g) |
| 탈출 속도 | ± 0.01 km/s |
| 자전 주기 | (동기 자전) |
| 자전축 기울기 (궤도면 기준) | ≈ (추정) |
| 자전축 기울기 (황도면 기준) | ≈ (추정) |
| 표면 온도 (추정) | 최소: 30 K 평균: 42 K 최대: 56 K |
| 스펙트럼 유형 | B−V=0.78, V−R=0.45 |
| 겉보기 등급 | 18.7 |
| 절대 등급 | –1.21 |
| 기타 | |
 | |
| 추가 정보 | |
| 분류 | 왜행성 TNO SDO 이중성 |
2. 발견
2005년 1월 5일, 마이클 E. 브라운, 채드 트루질로, 데이비드 라비노위츠로 이루어진 팀이 2003년 10월 21일 촬영된 사진을 분석하여 에리스를 발견했다. 발견 사실은 2005년 7월 29일, 다른 해왕성 바깥 천체인 마케마케와 함께 발표되었으며, 하우메아의 발견 발표 이틀 뒤였다.[44][91] 이는 하우메아에 대한 논쟁을 야기한 사건들의 영향도 있었다.
에리스는 그리스 신화의 불화와 분쟁의 여신인 에리스(Ἔριςel)의 이름을 따서 명명되었다.[93] 이 이름은 2006년 9월 6일 캘텍 팀에 의해 제안되었고, 2006년 9월 13일에 정식으로 채택되었다.[9] 이는 이 천체가 임시 명칭 '''2003 UB313'''으로 알려진 유례없이 긴 기간 이후에 이루어졌으며, 이는 소행성 명명 규칙에 따라 국제천문연맹(IAU)에 의해 자동으로 부여되었다.[93]
연구팀은 팔로마 천문대의 자동 화상 검색 소프트웨어를 사용했지만, 에리스의 느린 이동 속도로 인해 처음에는 발견되지 않았다. 연구팀은 시간당 1.5 각초보다 느리게 움직이는 천체를 제거하여 오인식 가능성을 줄였다.[68] 세드나가 1.75 arcsec/hr의 느린 속도로 움직이는 것이 발견되자, 연구팀은 예전 자료를 다시 뒤져 각운동 속도가 느린 천체를 다시 점검하였다. 2005년 1월 재검사에서 에리스의 느린 운동이 발견되었다.
2005년 10월, 에리스의 위성인 디스노미아가 발견되었다.[36][92]
3. 이름
2003 UB313이 행성으로 분류될지 소행성으로 분류될지 불확실했고, 어느 쪽으로 분류되느냐에 따라 다른 명명 규칙이 적용되었으므로,[94] 명칭 결정은 2006년 8월 24일 국제천문연맹 총회에서 행성 정의 결의 이후까지 기다려야 했다.[49] 정식 명명되기 전까지 2003 UB313은 '제나(Xena)'라는 명칭으로 널리 알려졌다. 제나는 발견팀이 내부적으로 사용하던 비공식 명칭으로, 미국의 텔레비전 드라마 《지나》의 주인공 이름 Xena(제나 또는 지나)에서 유래되었다.[95]
과학 저술가 고버트 실링에 따르면 브라운은 처음에는 2003 UB313을 브라흐마가 했던 게임의 결과로 우주의 존재를 설명한 인도 신화의 개념에서 따온 'Lila'라고 부르는 것을 생각했다고 한다.[54] 이 명칭은 브라운의 딸 이름인 Lilah와 매우 유사했다. 브라운은 정식 명칭이 승인될 때까지 명칭을 공표하지 않기로 유념했다. 그러나 그는 자신의 개인 웹 페이지 주소를 ''/~mbrown/planetlila''로 지정했고, 하우메아 발견에 관한 논쟁의 혼란 속에서 이를 변경하는 것을 잊었다. 브라운은 동료 천문학자들을 불필요하게 화나게 하는 대신, Lila는 자신의 딸 이름에서 유래한다고 말했고, Lila를 2003 UB313의 명칭 안에서 제외했다.[54]
브라운은 또한, 로마 신화에 나오는 저승의 왕 플루토의 아내인 여신 페르세포네의 이름이 2003 UB313에 좋은 명칭이 될 것이라고 추측했다.[30] 하지만, 동명의 소행성 (399) 페르세포네가 이미 존재했기 때문에, 왜행성으로 분류된 2003 UB313에 이 명칭이 정식으로 사용되는 것은 불가능해졌다.[30]
행성의 정의에 대한 논쟁이 끝난 후인 2006년 9월 6일, 발견 그룹은 2003 UB313을 "에리스(Eris)"라고 명명할 것을 제안했고, 9월 13일에 국제천문연맹에 의해 정식으로 이 명칭이 승인되었다.[99][100] 브라운은, 한때 행성으로 간주되었던 것에서 비롯되어, 소행성과 달리, 다른 행성과 마찬가지로 그리스 신화 또는 로마 신화에 등장하는 신의 이름에서 따와 명명할 가치가 있다고 판단했다. 브라운은 2006년에 "에리스는 사람들 사이에서 논쟁을 일으킴으로써 다툼과 불화를 일으켰다"고 말했고,[102] 신화상에서 에리스가 일으킨 싸움을, 에리스가 천문학에 가져온 행성의 정의를 둘러싼 논쟁에 비유했다.
3. 1. 명칭 논란과 한국의 반응
에리스는 발견 당시 '제10행성'으로 불릴 만큼 큰 천체였기에 그 명칭이 더욱 주목받았다.[131][132] 발견 당시 언론에서는 '제나(Xena)'라는 이름으로 소개되기도 했다.[52][53] 제나는 연구팀 내에서 사용되던 비공식 이름으로, TV 시리즈 《여전사 제나》에서 따온 것이다.[52]
2006년 9월 13일, 국제천문연맹(IAU)은 에리스라는 이름을 공식적으로 채택했다.[131][132] 에리스는 그리스 신화에 등장하는 불화의 여신 에리스(Ἔριςel)의 이름을 딴 것이다.[50] 한국에서는 이 이름이 천문학계의 논쟁을 반영하며, 천체의 운명과 비슷하다는 반응이 나왔다.[130]
4. 분류
에리스는 해왕성 바깥 천체(TNO)에 속하는 왜행성이다. 궤도 특성으로 보아 산란 원반 천체(SDO)로 분류되는데, 이는 카이퍼 벨트에서 해왕성과의 중력적 상호작용에 따라 태양계 형성 과정에서 더 멀고 특이한 궤도로 "흩어진" 해왕성 바깥 천체를 의미한다. 알려진 산란 원반 천체 중에서 높은 궤도 경사각을 갖는 것은 특이하지만, 이론적 모델에 따르면 원래 카이퍼 벨트의 안쪽 가장자리에 있던 천체들은 바깥쪽 벨트의 천체보다 더 높은 경사각을 가진 궤도로 흩어졌다.[45]
처음에 에리스가 명왕성보다 크다고 생각되었기 때문에 미국 항공우주국(NASA)과 언론 보도에서 "열 번째 행성"으로 묘사되었다.[46] 에리스의 지위에 대한 불확실성에 대응하고, 명왕성을 행성으로 분류해야 하는지에 대한 논쟁이 지속되자, 국제천문연맹(IAU)은 이 문제를 결정하기 위해 '행성'이라는 용어에 대한 충분한 정의를 개발하도록 천문학자 그룹에 위임했다. 이는 2006년 8월 24일에 채택된 태양계 행성에 대한 IAU 정의로 발표되었다. 이 시점에서 에리스와 명왕성 모두 새로운 '행성' 정의와는 별개의 범주인 "왜행성"으로 분류되었다.[47] 발견자 중 한 명인 브라운도 이 분류를 인정함을 표명했다.[48]
2008년 6월 11일 노르웨이 오슬로에서 열린 국제천문연맹 집행 위원회에서 해왕성 바깥에 있는 왜행성을 "명왕성형 천체(플루토이드)"(plutoid)로 하기로 결정했다는 발표가 있었다. 현재 명왕성형 천체로 분류되는 것은 명왕성, 에리스, 마케마케, 하우메아이다.
5. 궤도
에리스의 공전 주기는 약 560년이며, 근일점에서는 약 38.5 AU(약 57억 6천만 km)까지 접근하고, 원일점에서는 약 97.5 AU(약 145억 8천만 km)까지 멀어진다. 근일점 통과 시각은 섭동되지 않은 2체 해를 사용하여 선택된 원기를 기준으로 정의되므로, 원기가 근일점 통과 시각에서 오래 경과할수록 결과의 정확도는 떨어진다. 근일점 통과 시각을 정확하게 예측하려면 수치 적분으로 계산이 필요하다. JPL Horizons On-Line Ephemeris System에 의한 수치 적분 계산에서는 에리스는 1699년경에 근일점을 통과했고, 1977년경에 원일점을 통과했으며, 다음에 근일점을 통과하는 것은 2257년 12월경으로 예측하고 있다. JPL Small-Body Databse에서는 다음 에리스의 근일점 통과는 2260년 1월경이라고 한다. 궤도가 거의 동일 평면에 정렬된 8개의 행성과는 달리, 에리스는 황도면에 대해 매우 기울어진 궤도를 그리고 있으며, 그 궤도 경사각은 약 44도에 달한다. 발견 당시, 에리스는 태양에서 약 97 AU 떨어져 있었고, 장주기 혜성과 우주 탐사선을 제외하고 가장 멀리 있는 태양계 내의 알려진 천체였다. 2018년에 이 발견될 때까지, 이 최원 기록은 유지되었다.[109]
2008년 시점에서 알려진 약 40개의 해왕성 외곽 천체 중, , 및 세드나는 에리스(약 97.8 AU)보다 더 긴 궤도 반경을 가지고 있지만, 모두 현재 에리스보다 태양에 더 가까이 위치하고 있다.
에리스는 궤도 이심률이 큰 매우 찌그러진 타원 궤도를 공전하고 있으며, 전형적인 산란 원반 천체와 마찬가지로 태양에서 40 AU 이내의 거리까지 접근한다.[110] 이는 명왕성 궤도(궤도 반경은 약 39.5 AU)보다 안쪽에 해당하는 거리이지만, 해왕성으로부터의 상호 작용을 받지 않는다.[111] 그에 반해 명왕성은 다른 명왕성족의 천체와 마찬가지로 궤도 경사각과 궤도 이심률이 작고, 해왕성과 궤도 공명 상태에 있음으로써 궤도가 해왕성 궤도를 가로지를 수 있다.[112] 현재부터 약 800년 후에는 에리스는 잠시 동안 명왕성보다 태양에 더 가까운 거리까지 접근할 것으로 예상된다.
현재 에리스의 지구에서 본 겉보기 밝기는 18등급으로, 일부 아마추어 망원경으로도 관측할 수 있는 밝기이다.[113] 적절한 조건에서는 CCD를 탑재한 구경 200 mm의 망원경으로도 에리스를 관측할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 21세기에 들어서기까지 에리스가 발견되지 않은 것은 에리스의 궤도 경사각이 크기 때문이다. 대형 태양계 외곽 천체의 탐사는 대부분의 천체가 존재하는 황도면 부근에서 집중적으로 이루어지는 경향이 있다.
궤도 경사각이 크기 때문에 에리스는 지구에서 보면 황도대에 있는 별자리 중 일부만 통과한다. 현재는 고래자리에 위치해 있으며, 1840년부터 1875년까지는 봉황자리, 1876년부터 1929년까지는 조각가자리 방향으로 보이며, 2036년부터는 물고기자리, 2065년부터는 양자리 방향으로 이동한다. 그 후 천구 북극 방향으로 이동하여 2128년부터는 페르세우스자리, 2173년부터는 기린자리(여기서 지구에서 볼 때 가장 적위가 높은 지점에 도달한다) 방향으로 보이게 된다.
6. 물리적 특징
에리스는 지름이 약 2326km로 명왕성(약 2372km)보다 약간 작지만, 질량은 약 1.66E kg으로 명왕성보다 약 27% 더 무겁다. 밀도는 약 로 명왕성보다 높아 주로 암석 물질로 구성된 것으로 추정된다.[34] 2010년 11월에는 에리스가 지구에서 가장 멀리 떨어진 별 엄폐 중 하나의 대상이 되었는데,[35] 이 관측 결과로 에리스의 지름이 더 정확하게 측정되었다.[34]
에리스의 알베도(반사율)는 0.96으로 매우 높아, 태양계에서 엔셀라두스 다음으로 밝다.[65] 이는 에리스가 태양에 가까워지고 멀어짐에 따라 온도 변동으로 인해 표면 얼음이 보충되기 때문으로 추측된다.[65] 표면 온도는 약 30~56K(-243.2~-217.2℃)로 추정된다.
| 발표 연도 | 반지름 | 관측 수단 |
|---|---|---|
| 2005 | 1,199 km | 허블 우주 망원경 |
| 2007 | 1,300 km | 스피처 우주 망원경[114] |
| 2011 | 1,163 km | 엄폐 관측[34] |
2005년 마우나케아 천문대군의 제미니 북 망원경을 이용한 분광 관측에서 에리스 표면에 메탄 얼음이 존재함이 밝혀졌다. 이는 명왕성, 트리톤과 유사하다.[119] 에리스 표면은 명왕성, 트리톤과 달리 붉은 기 없이 흰색인데, 이는 톨린 퇴적물이 표면을 어둡게 해 메탄 퇴적물을 증발시키는 명왕성과 달리, 에리스는 태양에서 멀리 떨어져 있어 낮은 알베도에서도 메탄이 응축될 수 있기 때문이다. 메탄이 균일하게 응축되면 알베도 차이가 줄어 톨린 퇴적물이 가려진다.
6. 1. 내부 구조
방사성 붕괴를 통한 내부 가열 모델에 따르면 에리스는 맨틀-핵 경계에서 액체 물의 지하 해양을 가질 수 있다고 한다.[26] 에리스의 위성 디스노미아에 의한 조석 가열 또한 가능한 지하 해양의 보존에 기여할 수 있다.[78] 더 많은 연구에서는 에리스, 명왕성, 마케마케가 활성 지하 해양을 품고 활성 지열 활동을 보일 수 있다고 결론 내렸다.[27]7. 표면과 대기
에리스의 표면은 명왕성, 트리톤과 다르게 거의 흰색으로 보이는데, 이는 표면에 톨린 침전물이 적기 때문이다.[30] 명왕성의 붉은색은 표면에 톨린이 침전되어 나타나는 현상인데, 이 침전물은 표면을 어둡게 만들어 온도를 높이고 메탄을 증발시킨다. 반면 에리스는 태양에서 매우 멀리 떨어져 있어 표면 온도가 낮아 알베도가 낮더라도 메탄이 응축될 수 있다. 표면에 메탄이 균일하게 응축되면 알베도 대비가 감소하고 붉은 톨린 침전물을 덮어 에리스가 희게 보이는 것이다.[68]
2005년 1월 25일, 발견팀은 하와이의 8m 제미니 북쪽 망원경을 사용하여 에리스의 분광학적 관측을 수행했다. 그 결과, 에리스 표면에서 적외선을 통해 메탄 얼음이 존재한다는 사실이 밝혀졌다.[67] 이는 표면 성분이 메탄이 존재하는 것으로 알려진 명왕성, 해왕성의 위성 트리톤과 유사함을 나타낸다. 2022년 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 이용한 관측에서는 에리스 표면에 중수소화된 메탄 얼음이 존재함을 밝혀냈으며, 이는 67P/추류모프-게라시멘코와 같은 목성족 혜성에 비해 낮은 비율로 존재한다.[85] 낮은 중수소 비율은 에리스의 메탄이 원시 상태가 아니라 지하의 지구화학적 과정에서 생성되었을 가능성을 제시한다.[85] 또한, JWST 관측으로 에리스 표면에서 상당량의 질소 얼음이 발견되었는데, 이 역시 에리스의 메탄과 마찬가지로 지하에서 생성된 것으로 추정된다.[85] 에리스의 질소 얼음은 부피 기준으로 메탄의 1/3 정도인 것으로 추정된다.[85]
에리스의 표면 온도는 궤도가 찌그러져 있기 때문에 30,000에서 56,000로 추정된다.[30] 에리스는 명왕성보다 최대 3배 더 멀리 떨어져 있을 수 있지만, 표면 일부 얼음이 승화되어 대기를 형성할 수 있을 정도로 태양에 가까워지기도 한다. 메탄과 질소는 모두 휘발성이 강하기 때문에, 이들이 존재한다는 것은 에리스가 항상 태양계의 먼 곳에 존재했거나, 대기에서 탈출하는 기체를 보충할 내부 공급원이 있다는 것을 의미한다.[80] 이는 또 다른 왜행성인 하우메아의 관측 결과와 대조되는데, 하우메아에서는 물 얼음은 확인되었지만 메탄은 발견되지 않았다.[69]
에리스의 표면에서는 에탄이 발견되지 않았는데, 이는 방사선 분해된 메탄의 부산물이 없다는 뜻이며, 에리스의 표면이 지속적으로 갱신되고 있다는 가설을 뒷받침한다.[85] 이러한 메탄 승화 및 응축 주기는 명왕성의 칼날 지형과 유사한 지형을 에리스에 생성할 수 있다.[80][85] 또는 에리스의 표면은 명왕성의 스푸트니크 평원과 유사하게 전 지구적 메탄 및 질소 얼음 빙하의 방사성대류를 통해 갱신될 수도 있다.[77][85]
8. 위성
2005년, 하와이 켁 천문대의 적응 광학팀은 새로 설치된 레이저 가이드 별 적응 광학 시스템을 사용하여 4개의 가장 밝은 해왕성 바깥 천체 (명왕성, 마케마케, 하우메아, 에리스)에 대한 관측을 수행했다.[70] 그해 9월 10일에 촬영된 사진에서 에리스 주위를 공전하는 자연 위성이 발견되었다.[70] 에리스에 이미 사용되던 "제나"라는 별명을 유지하기 위해 브라운 팀은 이 위성을 텔레비전 전사 공주의 조력자 이름을 따서 "가브리엘"이라고 별명을 지었다. 에리스가 국제천문연맹(IAU)으로부터 공식적인 이름을 받자, 위성은 에리스의 딸인 무법의 여신 디스노미아의 이름을 따서 ''디스노미아''로 명명되었다. 브라운은 아내 다이앤의 이름과 유사해서 이 이름을 선택했다고 한다.[71]
9. 탐사
뉴 호라이즌스 탐사선이 명왕성 탐사 성공 후, 연장 임무의 일환으로 2020년 5월에 에리스를 원거리에서 관측했다.[83] 에리스는 지구(96 AU)보다 뉴 호라이즌스(112 AU)에서 더 멀리 떨어져 있었지만, 카이퍼 벨트 내부에 있는 우주선의 독특한 위치 덕분에 지구에서는 얻을 수 없는 높은 위상각에서 에리스를 관측하여 표면의 빛 산란 특성과 위상 곡선 거동을 결정할 수 있었다.[83]
2010년대에는 카이퍼 벨트 탐사를 위한 후속 임무에 대한 여러 연구가 있었으며, 에리스도 탐사 후보로 평가되었다.[28] 목성 중력 보조를 이용하면, 2032년 4월 3일 또는 2044년 4월 7일에 발사하여 약 24.66년 후에 에리스에 도달할 수 있다는 연구 결과가 있다.[76] 탐사선이 도착했을 때 에리스는 태양으로부터 각각 92.03 AU 또는 90.19 AU 떨어져 있을 것이다.[76]
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솔라스매쉬에는 페르세포네라는 보라색 행성이 있다.
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