왜행성

3. 명왕성의 지위 변화

명왕성은 1930년에 발견된 이후 '''제9 행성'''으로 여겨졌지만, "자신의 궤도 근처에서 다른 천체를 배제하고 있다"고 판단되지 않았기 때문에 왜행성으로 분류되었다.^[98] 결의 6A에서 명왕성은 왜행성의 전형적인 예로 명시되어 있다.^[99]

명왕성은 카이퍼 대에 위치한 궤도를 가진 천체이며, 해왕성과 3:2 공명 관계에 있는 궤도를 돌고 있다. trans-Neptunian objects|트랜스넵투니안 천체^영어(TNOs, 태양계 외곽 천체) 중 이러한 공명 궤도를 도는 천체는 명왕성족이라고 불리며, TNOs 전체의 10%를 넘는다. 이 관측 사실이 명왕성이 행성으로 간주되지 않은 요인이 되고 있다.

4. 왜행성 목록

국제천문연맹(IAU)은 명왕성, 에리스, 세레스를 왜행성으로 공식 확인하였다.^[139] 마케마케는 2008년 7월 11일에,^[140] 하우메아는 2008년 9월 17일에 왜행성으로 인정받았다.

왜행성의 새로운 정의에 따르면 아래 천체들이 추가적으로 왜행성으로 분류될 가능성이 있다.

카론은 현재까지 명왕성의 위성으로 간주되었으나, 아직 왜행성인지 판정되지는 않았다. 이중행성계와 행성-위성계의 정의가 명확하지 않기 때문이다. 카론은 다른 위성과 달리 명왕성의 크기와 비슷하며, 궤도는 쌍성과 비슷하다.

4. 1. 국제천문연맹(IAU)이 인정한 왜행성

2006년 IAU에서 왜행성 범주를 정할 때 논의되었던 세레스, 명왕성, 에리스는 일반적으로 왜행성으로 받아들여진다. 명왕성은 현재 모양이 정역학적 평형에서 예상되는 것과 일치하는지 확인되었다.^[51] 세레스는 평형에 가깝지만 일부 중력 이상은 아직 설명되지 않는다.^[52] 에리스는 명왕성보다 질량이 크기 때문에 왜행성으로 간주된다.

발견 순서대로 이 세 천체는 다음과 같다.

# 세레스 – 1801년 1월 1일에 발견되어 1월 24일에 발표되었다. 해왕성보다 45년 앞서 발견되었다. 반세기 동안 행성으로 간주되다 소행성으로 재분류되었다. 2006년 8월 24일 결의안 5A 채택 이후 IAU에 의해 왜행성으로 간주된다.

# 명왕성 – 1930년 2월 18일에 발견되어 3월 13일에 발표되었다. 76년 동안 행성으로 간주되었다. 2006년 8월 24일 결의안 6A에 따라 IAU에 의해 명시적으로 왜행성으로 재분류되었다.^[53] 알려진 위성 5개.

# 에리스 – 2005년 1월 5일에 발견되어 7월 29일에 발표되었다. 언론에서 "10번째 행성"이라고 불렸다. 2006년 8월 24일 결의안 5A 채택 이후 IAU에 의해 왜행성으로 간주되었으며, 같은 해 9월 13일 IAU 왜행성 명명 위원회에 의해 명명되었다. 알려진 위성 1개.

IAU는 절대 등급이 +1보다 밝은(최대 기하학적 반사율 1에서 최소 직경 838km)^[54] 모든 명명되지 않은 해왕성 바깥 천체는 합동 위원회에서 명명해야 했다.^[32] 이 기준을 충족하는 유일한 천체는 하우메아와 마케마케였다. 이 천체들은 아직 정역학적 평형 상태에 있는 것으로 증명되지 않았지만,^[55][56] 일반적으로 왜행성으로 간주된다.

이 다섯 개의 천체(세레스, 명왕성, 에리스, 하우메아, 마케마케)는 일반적으로 태양계의 왜행성으로 제시되지만, 제한 요소(반사율)는 천체를 왜행성으로 정의하는 것이 아니다.^[57]

IAU가 결의안 채택 당시 왜행성의 예시로 제시한 것은 명왕성, 에리스, 세레스 3개였으며, 2008년 7월 마케마케, 9월 하우메아가 추가되어 5개가 되었다.

4. 2. 왜행성 후보 천체

• 콰오아르 - 2002년 6월 5일에 발견되어 같은 해 10월 7일에 발표되었다. 알려진 위성 1개와 고리 2개가 있다.
• 세드나 - 2003년 11월 14일에 발견되어 2004년 3월 15일에 발표되었다.
• 오르쿠스 - 2004년 2월 17일에 발견되어 이틀 후에 발표되었다. 알려진 위성 1개가 있다.
• 공공 - 2007년 7월 17일에 발견되어 2009년 1월에 발표되었다. 알려진 위성 1개가 있다.

• 살라시아 - 2004년 9월 22일에 발견되었다. 알려진 위성 1개가 있다.

5. 왜행성의 물리적 특성

국제천문연맹의 2006년 결의 5A는 왜행성의 크기나 질량에 대해 구체적인 상한선과 하한선을 정하지 않았다.^[49] 상한선은 없으며, 수성보다 질량이 큰 천체라도 자신의 궤도 주변을 পরিষ্কার하지 못했다면 왜행성으로 분류된다.^[49]

하한선은 "자체 중력에 의해 정역학적 평형 상태(거의 구형)를 유지한다"는 개념으로 정의되지만, 구체적인 크기나 질량은 천체의 구성과 열적 역사에 따라 달라진다.^[48] IAU 2006년 보도 자료^[50]에서는 질량이 이상이고 반지름이 400km 이상인 천체가 "일반적으로" 정역학적 평형 상태일 것이라고 추정했지만, "모든 경계선상의 경우는 관측에 의해 결정되어야 한다"고 덧붙였다.^[50]

천체가 정역학적 평형에 도달하려면 자체 중력으로 인한 내부 압력이 충분해야 한다. 이 압력은 천체를 소성 상태로 만들고, 중력 이완을 통해 높은 곳은 가라앉고 움푹 들어간 곳은 채워지게 한다. 이 과정을 거쳐 천체는 자전과 조석 효과를 고려했을 때 가능한 가장 둥근 형태인 타원체 모양이 된다.^[48]

정역학적 평형 상태의 천체는 표면에 액체층이 있다면 분화구나 균열 같은 작은 표면 특징을 제외하고는 천체와 같은 모양의 표면을 형성한다. 자전하지 않는 천체는 구형, 자전하는 천체는 편구 또는 삼축 타원체가 된다. 빠른 자전으로 인해 삼축 타원체가 된 대표적인 예시는 하우메아이다.^[48]

천체 근처에 거대한 동반 천체가 있으면 조석력으로 인해 천체의 자전 속도가 느려져 조석 고정 상태가 된다. 조석 고정된 천체도 삼축 타원체 형태를 띨 수 있다. 지구의 달과 가스 행성의 둥근 위성들이 조석 고정된 천체의 예시이다. 명왕성과 카론, 에리스와 디스노미아, 오르쿠스와 반스도 서로 조석 고정된 상태로 추정된다.^[48]

왜행성의 궤도 특성은 행성과 비교했을 때 뚜렷한 차이를 보인다. 1801년 세레스 발견 이후, 화성과 목성 사이의 천체들은 수십 년간 행성으로 여겨졌으나, 1851년경부터 소행성으로 불리기 시작했다.^[4] 1930년 명왕성 발견 당시에는 9개의 주요 행성 외에 수많은 소행성과 혜성이 있다고 생각했지만, 1978년 카론 발견으로 명왕성의 질량이 수성의 20분의 1에 불과하다는 것이 밝혀졌다.^[5][6][7] 명왕성은 소행성대의 세레스보다 10배 이상 무거웠지만, 지구 달 질량의 5분의 1에 불과했고,^[8] 큰 궤도 이심률과 궤도 경사각 등 특이한 궤도를 가지고 있어 다른 행성들과 달랐다.^[9]

1990년대 이후 카이퍼 벨트 등에서 명왕성과 유사한 궤도를 가진 천체들이 발견되면서,^[10] 명왕성은 플루티노의 가장 큰 구성원으로 여겨지기 시작했다. 2005년 에리스 발견 이후,^[15] 2006년 국제천문연맹(IAU) 총회에서 행성 정의 논쟁이 벌어졌고,^[16][17] 궤도에서 미행성을 제거하지 못한 천체를 위한 중간 범주인 왜행성이 제안되었다.^[18]

왜행성 범주는 행성 정의를 둘러싼 역학적, 지구물리학적 관점의 갈등에서 비롯되었다. 중력 지배 여부(수성-해왕성 vs 소행성, 카이퍼 벨트 천체)와 둥근 모양 여부(내부 작용 지질학 유무)가 주요 쟁점이었다.^[44] 역학자들은 중력 지배를,^[42][43] 지구과학자들은 둥근 모양을 기준으로 삼았고,^[44] '왜행성' 범주가 만들어졌다.

앨런 스턴과 해럴드 F. 레비슨은 궤도 변화 가능성을 나타내는 매개변수 Λ(람다)를 도입했고,^[45] 스티븐 소터는 행성 판별식 μ(뮤)를 제안했다.^[46] 장-뤼크 마고는 Λ를 개선한 Π(파이)를 만들었다.^[41]

다음은 행성 판별 기준 표이다.^[46]

{| class="wikitable sortable" style="text-align:center;"

|+ 행성 판별 기준^[46]

|-

! scope=col | 천체

! scope=col style="font-weight: normal;" | 질량 (지구 질량)

! scope=col style="font-weight: normal;" | Λ

! scope=col style="font-weight: normal;" | μ

! scope=col style="font-weight: normal;" | Π

|- style="background: #FFF;"

!scope=row align=left | 수성

| 0.055

| 1.95×10³

| 9.1×10⁴

| 1.3×10²

|- style="background: #FFF;"

!scope=row align=left | 금성

| 0.815

| 1.66×10⁵

| 1.35×10⁶

| 9.5×10²

|- style="background: #FFF;"

!scope=row align=left | 지구

| 1

| 1.53×10⁵

| 1.7×10⁶

| 8.1×10²

|- style="background: #FFF;"

!scope=row align=left | 화성

| 0.107

| 9.42×10²

| 1.8×10⁵

| 5.4×10¹

|- style="background: #E8E0FF;"

!scope=row align=left | 세레스

| 0.00016

| 8.32×10^-4

| 0.33

| 4.0×10^-2

|- style="background: #FFF;"

!scope=row align=left | 목성

| 317.7

| 1.30×10⁹

| 6.25×10⁵

| 4.0×10⁴

|- style="background: #FFF;"

!scope=row align=left | 토성

| 95.2

| 4.68×10⁷

| 1.9×10⁵

| 6.1×10³

|- style="background: #FFF;"

!scope=row align=left | 천왕성

| 14.5

| 3.85×10⁵

| 2.9×10⁴

| 4.2×10²

|- style="background: #FFF;"

!scope=row align=left | 해왕성

| 17.1

| 2.73×10⁵

| 2.4×10⁴

| 3.0×10²

|- style="background: #E8E0FF;"

!scope=row align=left | 명왕성

| 0.0022

| 2.95×10^-3

| 0.077

| 2.8×10^-2

|- style="background: #E8E0FF;"

!scope=row align=left | 에리스

| 0.0028

| 2.13×10^-3

| 0.10

| 2.0×10^-2

|- style="background: #E8E0FF;"

!scope=row align=left | 세드나

| 0.0002

| 3.64×10^-7

| < 0.07

| 1.6×10^-4

|-

! colspan=5 style="font-size: 0.8em; font-weight: normal; text-align: center; padding: 4px;" |

행성의 행성 판별 기준 (흰색), 그리고 각 궤도 집단(소행성대, 카이퍼대, 산란 분포, 세드노이드)에서 알려진 가장 큰 왜행성 (연보라색)의 행성 판별 기준. 이러한 집단의 다른 모든 알려진 천체는 표시된 것보다 작은 판별 기준을 갖는다.

|-

! colspan=5 |

|}

5. 1. 크기와 질량

5. 2. 궤도 특성

|}

다음 표는 여러 천체들의 궤도 특성을 나타낸다.

5. 3. 탐사

6. 추가적인 고려 사항

1801년부터 천문학자들은 세레스를 비롯하여 화성과 목성 사이에 있는 여러 천체들을 발견했고, 수십 년 동안 이들은 행성으로 여겨졌다. 1851년경까지 행성의 수가 23개에 이르자, 천문학자들은 더 작은 천체들을 '소행성'이라 부르기 시작했고, 이들을 '주요 행성'과 구분했다.^[4]

1930년 명왕성이 발견되면서 대부분의 천문학자들은 태양계에 수천 개의 소행성과 혜성 외에 9개의 주요 행성이 있다고 생각했다. 거의 50년 동안 명왕성은 수성보다 크다고 여겨졌으나,^[5][6] 1978년 명왕성의 위성 카론이 발견되면서 명왕성의 질량을 정확하게 측정할 수 있게 되었고, 그 질량이 수성의 약 20분의 1에 불과하다는 사실이 밝혀졌다.^[7] 이는 명왕성이 세레스보다 10배 이상 무거웠지만, 지구의 달 질량의 5분의 1에 불과한 것이었다.^[8] 게다가 명왕성은 큰 궤도 이심률과 궤도 경사각 등 특이한 특징을 가지고 있어 다른 행성들과는 다른 종류의 천체라는 것이 분명해졌다.^[9]

1990년대에 천문학자들은 명왕성과 같은 우주 공간(카이퍼 벨트)과 더 멀리 떨어진 곳에서 천체들을 발견하기 시작했다.^[10] 이들 중 많은 수가 명왕성의 주요 궤도 특성을 공유했고, 명왕성은 플루티노의 가장 큰 구성원으로 여겨지기 시작했다. 소행성 발견 이후 세레스가 재분류된 것처럼, 이들 중 더 큰 천체들도 행성으로 분류해야 할지, 아니면 명왕성을 재분류해야 할지 명확해졌다.^[11] 이로 인해 일부 천문학자들은 명왕성을 행성으로 부르지 않게 되었고, '준행성', '행성상 천체' 등 여러 용어가 현재 왜행성으로 알려진 천체에 사용되기 시작했다.^[12][13] 천문학자들은 명왕성만큼 큰 천체들이 더 많이 발견될 것이며, 명왕성이 행성으로 계속 분류된다면 행성의 수가 급격히 증가할 것이라고 확신했다.^[14]

에리스는 2005년 1월에 발견되었고,^[15] 명왕성보다 약간 더 큰 것으로 여겨져 일부 보고서에서는 비공식적으로 '10번째 행성'이라고 불렀다.^[16] 이 문제는 2006년 8월 국제천문연맹(IAU) 총회에서 논쟁거리가 되었다.^[17] IAU 초기 초안에는 카론, 에리스, 세레스가 행성 목록에 포함되었으나, 많은 천문학자들이 반대하여 우루과이 천문학자 훌리오 앙헬 페르난데스와 곤살로 탄크레디가 대안을 제시했다. 이들은 충분히 크지만 궤도에서 미행성을 제거하지 않은 천체를 위한 중간 범주를 제안했다. 카론을 제외하고, 명왕성, 세레스, 에리스도 궤도를 정리하지 않았기 때문에 이 제안에서 제외되었다.^[18] 다른 별을 공전하는 행성 분류에 대한 우려가 제기되었지만,^[19] 이 문제는 왜행성 크기의 천체가 관측되기 시작할 때 결정하기로 했다.^[18]

IAU의 왜행성 정의 직후, 일부 과학자들은 IAU 결의안에 반대했다.^[47] 마이크 브라운(에리스 발견자)은 행성 수를 8개로 줄이는 것에 동의했다.^[21] NASA는 2006년 IAU 지침을 사용할 것이라고 발표했다.^[22] 앨런 스턴(뉴 호라이즌스 책임자)은 왜행성을 행성의 한 종류가 아닌 다른 것으로 정의하고, 궤도 특성을 사용하는 것을 거부한다.^[23] 2011년 그는 명왕성을 행성으로 언급했고,^[24] 세레스와 에리스, 큰 위성들을 추가 행성으로 받아들였다.^[93] IAU 정의 몇 년 전, 그는 "초행성"(주요 8개)과 "아행성"(왜행성)을 구분하기 위해 궤도 특성을 사용했고, 두 유형 모두 "행성"으로 간주했다.^[45]

큰 준행성급 천체에 대한 명칭으로는 왜행성, 소행성(일반적 용어), 중간행성(수성과 세레스 사이 크기), 준행성, 플루토이드(해왕성 바깥 천체) 등이 있다. 그러나 '왜행성'은 원래 가장 작은 행성에 대한 용어로 만들어졌고, 많은 행성 천문학자들이 여전히 그렇게 사용한다.

앨런 스턴은 행성을 3가지로 분류하는 체계의 일환으로 '왜성'과 유사하게 '왜행성'이라는 용어를 만들었고, 그의 동료들은 왜행성을 행성의 한 종류로 분류한다. IAU는 왜행성을 행성으로 간주하지 않기로 결정했지만, 스턴의 용어는 유지했다. 상충되는 의미가 없는 IAU 정의에 따른 가장 큰 준행성급 천체에 대한 다른 용어로는 준행성^[25]과 소행성("행성 형태")이 있다.^[26] 마이클 E. 브라운은 소행성이 "좋은 단어"이며 수년간 사용되었고, '왜행성' 용어 사용은 "어리석다"고 했지만, IAU 회의에서 명왕성을 행성으로 복귀시키려는 시도 때문이라고 말했다.^[27] 실제로 결의안 5A 초안에서는 이러한 중간 천체를 소행성이라고 불렀지만,^[28][29] 본회의에서 만장일치로 '왜행성'으로 변경했다.^[30] 결의안 5B는 왜행성을 행성의 하위 유형으로 정의하고, 다른 8개 행성과 구분하여 "고전적 행성"이라고 불렀다. 기각된 제안의 12개 행성은 8개 "고전적 행성"과 4개 "왜행성"으로 구분하려 했다. 결의안 5B는 5A가 통과된 회의에서 부결되었다.^[27] 결의안 5B 실패로 왜행성이 행성이 아니라는 불일치 때문에 나노행성, 준행성 같은 용어들이 논의되었지만, CSBN에서는 합의가 없었다.^[33]

대부분의 언어에서 '왜행성'을 직역하여 동등한 용어가 만들어졌다. 프랑스어는 planète naine^프랑스어, 스페인어는 planeta enano^es, 독일어는 Zwergplanet^de, 러시아어는 карликовая планета^ru, 아랍어는 كوكب قزم^ar, 중국어는 矮行星^cmn이다. 한국어는 왜소행성 또는 왜행성 (왜소행성 / 矮小行星^한국어)이지만, 일본어에서는 준행성(準惑星^일본어)이라고 부르는데, 이는 "준행성" 또는 "pene-planet"을 의미한다.(pene-는 "거의"를 의미한다).

2006년 IAU 결의안 6a^[31]는 명왕성을 "해왕성 바깥 천체의 새로운 범주 원형"으로 인정한다. 이 범주 이름과 성격은 명시되지 않았지만, IAU가 결정하도록 남겨졌다. 이 범주 구성원은 플루톤, 플루토니아 천체라고 불렸지만, 지질학자들이 혼란을 야기할 것이라는 반대 때문에 채택되지 않았다.^[30]

2008년 6월 11일, IAU 집행위원회는 '플루토이드'라는 용어와 정의를 발표했다. 모든 해왕성 바깥 왜행성은 플루토이드이다.^[32] IAU의 다른 부서들은 이 용어를 거부했다.

'플루토이드' 범주는 '지구형 왜행성' 세레스와 외태양계의 '얼음 왜행성'^[34]을 구분한 것이며, 태양계를 내부 지구형 행성, 중앙 거대 행성, 외곽 얼음 왜행성으로 3분할하는 개념의 일부였다. 명왕성이 주요 구성원이었다.^[35] '얼음 왜행성'은 모든 해왕성 바깥 천체, 외태양계 얼음 소행성에 대한 포괄적 용어로 사용되기도 했다. 한 정의는 얼음 왜행성은 "정상 혜성 핵보다 크고 일반 소행성보다 얼음이 많다"는 것이었다.^[36]

돈 임무 이후, 세레스가 지질학적으로 얼음이 많은 천체이며 외태양계에서 기원했을 가능성이 있음이 인식되었다.^[37][38] 세레스는 그 이후로 얼음 왜행성이라고 불리기도 한다.^[39]

6. 1. 일본 학술회의의 제안

6. 2. 행성 질량 위성과의 비교

참조

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