명왕성(Pluto)또는 134340 명왕성은 카이퍼 대에 있는 왜행성이다. 암석과 얼음으로 이루어져 있으며, 지구의 위성인 달에 비교하면 질량은 6분의 1, 부피는 3분의 1 정이다. 태양으로부터 29~49 AU 떨어진 타원형 궤도를 돌고 있으며, 공전주기는 약 248년, 자전 주기는 6일 9시간 43분이다. 이심률이 큰 타원형 궤도 때문에 해왕성의 궤도보다 안쪽으로 들어올 때도 있다. 2014년 기준으로 태양에서 32.6AU 거리에 있다.
태양에서 아주 멀리 떨어져 있어서 기온이 매우 낮아 평균 기온은 -233도이다. 산소에 메테인 등이 고체로 존재하고 있어 인강이 자원을 획득하는 데 가종 좋은 태양계 전체처럼 알려져 있지만, 지구와의 거리가 매우 멀고 기온이 낮기 때문에 실효성이 낮다. 명왕성의 중력은 지구의 약 7% 정도이므로 지구에서의 몸무게가 약 60 kg인 사람은 명왕성에서 몸무게가 약 4 kg 이 된다. 물론 질량은 60 kg으로 일정하다.
2015년 7월 14일 뉴 허라이즌스 탐사선이 명왕성을 최초로 방문하여, 명왕성 근처를 비행하면서 명왕성과 위성들을 관측하고 각 천체들의 특성을 측정하였다.
1 발견
명왕성은 1930년 2월 18일에 클라이드 톰보에 의해 발견되었다.
1840년대 위르뱅 르베리에와 존 카우치 애덤스는 천왕성 궤도의 섭동을 분석하여, 당시에 아직 발견되지 않았던 해왕성의 존재와 그 위치를 계산하여 예측하였다. 그러나 해왕성 발견 후, 이 행성의 궤도에도 오차가 있는 것으로 밝혀졌다. 이 사실은 해왕성 바깥쪽에 다른 행성이 존재한다고 여겨지게 하였다.
화성의 운하를 관측한 것으로 유명한 천문학자 퍼시벌 로웰은 해왕성 너머로 궤도에 영향을 미치는 또 다른 행성이 있을 것으로 추정하고 이를 행성 x라 불렀다. 그러나 사실 명왕성의 크기는 매우 작은 데다가, 명왕성보다 훨씬 큰 해왕성의 궤도에 지장을 주기에는 질량이 너무나도 작다. 그래서 계산에 의하기보다는 우연희 발견했다고 봐도 큰 무리가 없다. 나중에 관측 여건이 좋지 않아서 이러한 오차가 생긴 것임을 알게 되었다.
로웰은 애리조나에 천문대를 건설하고, 9번째 생성을 찾기 위한 프로젝트에 돌입했다. 명왕성이 해왕성에게 섭동을 주어 궤도 오차가 생긴 것으로 인식하고 그 궤도를 계산해 냈고, 1909년에는 행성 x의 예상 위치가 몇 개 제안되었다. 이 프로젝트는 1916년 로웰이 사망하기까지 진행되었지만, 명왕성을 찾지는 못했다. 로웰은 알지 못했지만 1915년에는 명왕성의 흐릿한 이미지가 찍혔는데도 이를 알아채지 못하고 지나간 적이 있었다. 그 외에도 15번 정도 사전 포착된 적이 있었으며, 가장 오래된 것은 1909년 버크스 천문대에서 사전 포착된 것이다.
로웰 사후에는 그 미망인 콘스턴스 로웰이 철문대의 지분에 대해 유산 상속 권리를 주장해 법정 싸움이 이어지는 통에, 행성 x에 대한 탐사는 1929년 23세기의 클라이드 톰보가 탐사 업무를 인계받을 때까지 재개되지 못했다. 톰보는 당시 최신 기술이었던 천체 사진을 이용하여 빈 동일한 지역의 사진을 2주 간격으로 두 장을 촬영한 후, 그 이미지 사이에서 위치가 바뀐 천체를 분석하는 방법으로 탐색을 진행했다.
촬영한 방대한 사진을 열심히 분석한 결과, 톰보는 1930년 2월 18일에, 같은 해 1월 23일 및 1월 29일 촬영된 사진에서 움직이고 있다고 생각되는 천체를 발견했다. 1월 20일에 찍힌 사진도, 질은 나빴지만 움직임을 확정하기에는 충분했다. 로웰 천문대는 더욱 확증적인 사진을 얻기 위해 노력했고, 그 후 명왕성의 사진은 1915년 3월 19일까지 거슬러 발견되었다. 이와 같은 경위로 발견된 날짜는 일반적으로 1930년 2월 18일이지만, 소행성 센터에 등록된 목록에서 발견 일은 같은 해 1월 23일로 되어 있다.
2 특성
명왕성의 겉보기등급은 평균 15.1 등급이고, 근일점에서 13.65 등급까지 밝아진다. 맨눈으로는 관측할 수 없고 구경이 30cm 정도 되는 망원경이 필요하다.. 각지름이 0.11" 밖에 되지 않기 때문에 그냥 별처럼 보이고, 큰 망원경으로도 고리등은 관측할 수 없다.
표면 지도는 1980년대에 최초로 만들어지기 시작했는데, 위성 카론과의 식에 의한 밝기 변화를 이용했다. 예를 들어 카론이 명왕성의 밝은 부분을 가렸을 때와, 어두운 부분을 가렸을 때 전체 밝기가 변화하는 정도가 다르므로, 이를 이용해 표면의 어느 부분이 밝고 어느 부분이 어두운지를 알아낼 수 있다. 여러 관측 경과들을 컴퓨터를 이용해 처리해서, 최종적인 밝기 지도를 만들 수 있었다. 이 방법으로 시간에 따른 밝기의 변화 또한 추적할 수 있었다.
현재의 지도는 훨씬 높은 분해능을 가지는 허블 우주 망원경을 이용해 만들어낸 것으로, 수백 킬로미터 단위의 변화를 확인할 수 있고, 극지방과 가장 밝은 지역을 확인할 수 있는 등 조금 더 상세하다. 이 지도를 만드는 데에도 허블 망원경이 보내온 몇 픽셀에 갖아 잘 맞는 표면 지도를 찾기 위해서 매우 복잡한 컴퓨터 처리가 필요했다. 여기에 사용된 허블 망원경의 2개 카메라는 더 이상 작동하지 않기 때문에, 2015년까지는 이 지도가 명왕성의 가장 정밀한 지도가 되었다.
이 지도들이나 명왕성의 적외선 스펙트럼의 주기적인 변화 등을 참고해 보면, 명왕성의 표면은 색상이나 밝기가 꽤 다양하고 변화가 큰 편으로, 태양계에서 색상 대비가 가장 뚜렷한 별들 중 하나에 속한다. 표면 색상은 차콜 블랙이나 오두운 오렌지 색에, 흰색도 보인다. 화성보다는 훨씬 붉은 기가 적고, 색상으로 따지면 이오와 훨씬 비슷하고 오렌지색이 좀 더 강하다.
1994년과 2002년~2003년에는 명왕성 표면에 변화가 있는데, 북극 지방이 밝아지고 남쪽 반구는 어두워졌다. 또한 전체적으로 붉은색이 2000년~2002년 사이에 크게 증가했는데, 이런 변환은 계절 변화와 더불어 명왕성 대기의 승화 작용이 명왕성의 큰 궤도 경사각과 이심률로 인해서 증폭되었기 때문인 것 같다.
표면을 분광학적으로 분석해 보면 98% 이상이 고체 질소로 구성되어 있고, 메탄과 일산화탄소도 약간 존재한다. 카론을 향한 쪽 반구에 메탄 얼음이 좀 더 많고, 반대쪽 반구에는 질소와 일산화탄소 얼음이 조금 더 많다.
명왕성은 지구형 행성들에 비해서 훨씬 질량이 작고, 달 질량에 비해도 20%도 되지 않는다. 위성인 가니메데나 타이탄, 칼리스토, 이오, 유로파, 트리톤 등도 명왕성보다 질량이 크다. 왜행성이자 소행성대에서 가장 큰 천체인 세레스와 비교하면, 직경은 2배 질량은 12배 크다. 반면 2005년에 발견된 에리스 보다는 가볍다.
명왕성의 대기와 탄화수소 안개 때문에 정확한 크기의 추정이 다소 어렵다. 2014년에는 명왕성 대기의 메탄 비율을 고려했을 때 직경은 2360 km 이상이라는 연구 결과가 발표되기도 했는데 이에 따르면 명왕성이 에리스보다는 조금 큰 것이다. 2015년 7월 13일에 뉴 허라이즌스 호에 탑재된 망원정촬영상기가 보내온 사진과 드론 관측 장비를 통해 본석한 결과 명왕성의 직경은 2,370 km로 판단되었고, 이후 7월 24일에 2,372 km인 것으로 수정되었다.
3 위성
명왕성에는 5개의 위성이 존재한다. 추가로 더 발견할 수도 있다. 1978년 제임스 크리스티가 발견한 카론과, 2005년 발견된 닉스와 히드라, 그리고 2011년 발견된 케르베로스와 2012년 발견된 스틱스이다. 명왕성의 위성들은 다른 행성계에 비해 유독 명왕성에 가까이에 자리 잡고 있다.
예를 들어 해왕성의 위성 프사마테는 해왕성을 힐 권의 40% 반경에서 공전한다. 명왕성의 경우, 위성들은 명왕성의 일권 반경의 최대 53% 거리에서 공전 가능하나, 모든 위성들은 힐 권 안쪽 3% 반경 이내에 위치한다. 발견자에 따르면, 명왕성계는 고도로 압축되고 비어 있다. 그러나 고리를 포함해서 다른 전체들이 추가로 존재할 가능성도 지적되었다.
4 태양계 행성 지위 상실
명왕성이 최초에 발견된 1930년대에는 지구 정도의 크기로 알려졌으나 실제로는 달보다도 작은 크기이며, 질량과 중력이 행성이라고 보기엔 너무 작고 궁전 궤도 또한 심한 타원형으로 찌그러져 있어 해왕성의 궤도 안쪽까지 침범하기도 한다. 이에 국제천문연맹은 새 행성 기존을 마련해 2006년 8월 24일 자로 새롭게 정한 행성 기준에 맞지 않는 명왕성을 공식적으로 왜소 행성으로 분류했으며, 소행성번호 134340을 부여해 태양계 행성 지위를 박탈하였다.
명왕성의 행성 지위를 상실할 당시 명왕성은 태양계에서 유일하게 미국인 학자가 발견했다는 점 때문에 미국 천문학계의 반발이 있었으며, 정치적 논쟁거리로 비화되기도 하였다. 이전에도 미국 천문학계는, 명왕성의 행성 지위를 공고히 하기 위하여, 명왕성과 비슷한 성질의 천체들을 태양계 행성을 추가 지정해야 한다고 주장하였으나 받아들여지지 않았다.
명왕성 문제로 인해 그동안 행성에 대한 뚜렷한 기준이 없었던 천문학계가 행성의 정의를 논의할 동기를 마련하였다는 점에서, 명왕성의 발견부터 행성지위 조정까지의 과정은 오리려 클라이드 톰보의 명예로운 업적으로 불 수도 있다.
지금까지 명왕성에 대해 이야기해 보았습니다 부족한 점 도 많지만 읽어 주셔서 감사합니다.^^
