오르트 구름
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1. 개요
'''Oort cloud'''
'''오르트 구름'''은 태양계를 껍질처럼 둘러싸고 있다고 여겨지는 가상의 천체집단을 말한다. 네덜란드의 천문학자 얀 오르트(Jan Hendrik Oort, 1900~1992)[2]가 장주기 혜성과 비주기 혜성의 기원으로 발표하여 처음 붙여진 이름이다.
오르트 구름의 존재를 고려한다면 태양계의 범위는 일반 대중이 흔히 생각하는 범위보다 '''아주 많이''' 커진다. 흔히 생각하는 명왕성 근처 언저리 정도를 아득하게 넘는 수준이다. 어느 정도냐면 현 시점에서 지구로부터 가장 멀리 날아간 우주 탐사선인 보이저 1호가 오르트 구름 안쪽 경계에 도달하는 것이 2310년 쯤이며, 오르트 구름을 벗어나려면 약 3만 년의 시간이 걸린다.
2. 상세
장주기 혜성이 태양계 끝자락에 존재하는 일종의 "구름층"에서 온다는 가설을 처음 세운 것은 1932년 에스토니아의 천문학자 에른스트 외픽[3]이었는데, 이와는 별개로 네덜란드의 천문학자 얀 오르트가 정리하여 발표한 가설이 우리가 알고있는 오르트 구름 가설이다.
오르트 구름 가설은 혜성의 기본적인 성질에서부터 시작하는데, 혜성의 궤도는 근본적으로 불안정하기 때문에 결국 태양과 충돌하거나 태양계 밖으로 완전히 튕겨나갈 수 밖에 없고 태양에 접근할 때마다 아예 증발해버리기도 한다. 이를 통해 혜성이 일반적인 행성 궤도에서 형성된 천체일 수 없음을 알 수 있다. 여기서 태양계 외곽 어딘가에 작은 천체들이 모여있는 장소가 있고, 외부의 영향[4]으로 인해 이러한 작은 천체가 원래 위치를 이탈하면서 혜성이 된다는 것이 오르트 구름 가설의 기본이다. 이는 장주기 혜성 및 비주기 혜성의 근원을 설명할 수 있다는 점에서 연구가치가 있다.
오르트 구름 내의 천체들은 하나하나의 크기가 매우 작아 대부분 먼지나 얼음 조각들이다. 가령 직경이 50km 정도면 큰 편인 천체라고 한다. 그 까닭에 바깥쪽의 오르트 구름에는 천체가 수 조개 정도 있는 것으로 추정되지만 질량을 모두 합해도 겨우 지구의 5배 정도밖에 안 된다고 추정된다.[5] 이와 같이 이곳의 공간도 분포하는 천체 수에 비해 너무나도 넓기 때문에 실제로는 구름이라고는 생각하기 힘들 정도로 옅다.
이처럼 거리도 멀고 천체의 크기도 비교적 작아서 실존 여부를 실제로 확인하지는 못했다. 하지만 단지 직접 관측해서 확인하지 못했다고 했을 뿐이지 혜성의 궤도장반경과 궤도경사각의 통계에 의거하여 존재를 추정하였고, 그 존재가 거의 확실시 되어 있다.
페르세우스자리의 베타별인 알골#s-1은 총 질량이 태양의 5.8배인 삼중성계이며, 현재 지구에서 92.8광년 떨어진 거리에 있지만 730만년 전에는 현재 거리보다 훨씬 가까운 9.8광년까지 접근했었다. 9.8광년은 그리 가까운 거리는 아니지만 알골의 총 질량을 고려했을 때 오르트 구름과 약하게나마 섭동했을 가능성이 있다. 다음 오르트 구름과 섭동할 가능성이 가장 큰 별은 현재 지구에서 63광년 떨어진 글리제 710이다. 이 별은 태양 질량의 60%정도 되는 K형 주계열성이며, 2018년 유럽우주기구 가이아 탐사선 데이터에 의하면 약 128만년 후에는 지구에 0.221광년까지 접근하여 오르트구름을 뒤흔들 것으로 보인다.
2.1. 힐스 구름 (안쪽 오르트 구름)
오르트 구름을 좀더 세분화 하여 두 영역으로 나누기도 하는데, 약 20000~30000AU 를 기준으로 안쪽 오르트 구름(inner Oort cloud)으로 분류한다. 안쪽 오르트 구름은 힐스 구름이라고도 하는데, 이를 연구한 천문학자 잭 힐스를 따서 이름이 붙혀졌다.
시작위치는 천문학자마다 의견이 분분한데, 카이퍼 벨트 바깥쪽, 그러니까 해왕성 궤도 바깥쪽인 약 100AU 를 기준으로 하는 경우도 있고, 약 2000AU 정도부터를 시작으로 보는 경우도 있다
2003년에 새로 발견된 천체인 세드나가 힐스 구름에 속한 천체라는 설이 유력한데, 최저온도가 약 3K 정도로 추정된다. 힐스 구름에 속한 천체도 이 정도 온도이니 바깥 오르트 구름에 속한 천체들의 온도는 사실상 2.73K에 가까울 것으로 추측되고 있다. 다만 우주배경복사의 존재로 절대영도에 이를 가능성은 낮은 것으로 추측된다.[6] 사실 절대영도에 도달하는 것은 열역학 제3법칙상 불가능하기 때문에 하나마나한 소리이기는 하다.
렐레아쿠호누아의 발견 이후, 크기 40km 이상인 천체가 적어도 200만 개는 되는 것으로 추정하고 있다. 추정 질량만 1×1022 kg로, 이는 소행성대 총 질량보다 몇 배는 더 크며, 명왕성 질량의 77% 정도이다.
2.2. 바깥 오르트 구름
20000~30000AU 밖의 영역은 바깥 오르트 구름(outer Oort cloud)으로 부르는데, 둥근 띠 모양으로 결집되어 있다.
여기서는 어디까지가 오르트 구름의 끝인가 하는 문제가 있는데, 고전적인 의견은 약 50000AU 까지 이다. 일부 천문학자는 태양의 인력이 다른 항성의 인력과 같아지는 지점인 약 10만 AU까지로 보기도 한다. 또, 어떤 학자는 가까운 항성인 알파 센타우리와 양분해 버리기도 한다.[7] 어느 쪽이든 간에 오르트 구름을 포함한 태양계의 범위는 무려 1광년에 달한다는 소리다.
3. 나무위키에 문서가 있는 오르트 구름 소속 천체
아직 가설이고 범위에 논란이 있으므로 본 내용은 천문학자들이 해당 소속이라고 언급한 것으로 한정한다.
[1] 거리 단위가 10의 n제곱이다. 즉 흔히 로그스케일이라고 부르는 방식이기 때문에 태양에서 멀수록 한 칸이 나타내는 거리도 커진다. 만약 위의 그림에서 1AU를 기준으로 일정한 간격으로 표기한다면 태양에서 오르트 구름의 끝자락까지 1km 거리가 될 것이다.[2] 은하계 자전을 확인하였고, 혜성의 궤도분포를 연구하여 그 유래를 밝히려 했다. 또 성간물질을 연구했고, 은하계의 크기, 거성의 생성, 은하성운, 태양 부근의 고속도성의 이상분포 등에 대하여 논했다.[3] Ernst Öpik[4] 태양계 행성들의 인력, 인근의 항성의 인력 등.[5] 다만, 이는 바깥쪽만이다.안쪽 힐스 구름은 더 많다.[6] 현재까지 발견된 가장 낮은 온도의 천체로 부메랑 성운이 있으며 약 -272°C(1K)에 해당한다.[7] 알파 센타우리까지의 거리는 4.37광년(=약 27만 AU) 이다..