성간 방문체: 인구통계, 기원, 그리고 1I/'Oumuamua와 2I/Borisov이 우리에게 말해주는 것

왜 이것이 중요한가 성간 물체(ISO: interstellar object)는 말 그대로 우리 태양계 밖 다른 항성계를 구성하는 소천체의 표본이다. 우연히 우리 태양계를 통과하는 이 천체들을 통해 우리는 다른 항성계에서 만들어지고 진화한 물질과 역학적 과정을 직접 관찰할 수 있다. 지금까지 확인된 성간 물체는 두 개뿐이다: 2017년에 발견된 1I/'Oumuamua와 2019년의 2I/Borisov. 숫자는 적지만, 이 두 천체는 행성계 형성, 행성계로부터의 소천체 방출 효율성, 그리고 다른 항성계에서 형성된 소천체들의 화학적·열물리적 다양성에 대해 실험 가능한 제약을 제공한다. 만약 우리가 성간 물체의 모집단과 조성을 체계적으로 측정할 수 있다면, 이는 현재로서는 외부 관측(외계행성 검출, 잔해원반 이미지 등)을 통해 간접적으로만 추론되는 과정들에 대한 직접적인 정보를 제공할 것이다. 짧은 용어 설명 ISO : interstellar object — 태양계를 통과하는 비결속(초포물선) 궤도를 가진 소천체(혜성 또는 소행성). 코마(coma) : 혜성이 태양 근처를 지날 때 휘발성이 승화하면서 형성되는 가스와 먼지의 대기층. AU : 천문단위, 지구와 태양 사이의 거리(약 1.496×10^8 km). 원시성간원반 / 행성체(planetesimal) : 가스와 먼지로 이루어진 원시성원반 및 그 속에서 만들어지는 수 킬로미터 규모의 행성 형성 빌딩 블록. 두 개의 성간 방문체: 분야를 바꾼 사례연구 1) 1I/'Oumuamua (2017년 발견) 'Oumuamua는 Pan‑STARRS 망원경에 의해 발견되었고, 명확히 초포물선 궤도를 보였으며 큰 광도 변동성과 적색의 스펙트럼(외부 태양계 천체의 표면에 방사선이 처리된 흔적과 유사)을 보였다. 그러나 심도 있는 관측(광학‑적외선·스펙트럼·열적 관측 포함)에서는 검출 가능한 코마가 보이지 않았고, 전형적인 혜성 배출(예: H2O, CO, CO2 등)의 분광선도 관측되지 않았다. 그럼에도 불구하고 정밀한 천문측정(astrometry)은 외향 궤도에서의 비중력적 가속(non‑gravitational acceleration)을 시사했다. 관측 및 해석에 대한 요약은 주요 논문과 NASA 요약에서 확인할 수 있다(예: Meech et al. 2017; NASA Oumuamua summary). 비정상적 가속(Anomalous acceleration) : Micheli et al. (2018)은 'Oumuamua의 궤도에 작은 비중력적 가속이 존재한다고 보고했다. 전형적인 혜성처럼 분출로 인한 추력일 경우, 그 수준의 가속을 일으키려면 관측대상에서 검출되어야 할 기체 방출이 있어야 하지만, 감광·적외선 관측(예: Spitzer 관측)은 CO/CO2에 대해 매우 엄격한 상한선을 제공했다(Trilling et al. 2018). 이 수수께끼는 여러 경쟁 가설을 불러일으켰다: 극도로 휘발성인 얼음: Seligman & Laughlin 등은 분자수소(H2) 얼음 가설을 제시했다. H2는 매우 낮은 온도에서만 고체로 존재하므로, 만약 H2 얼음 덩어리가 태양 근처에서 승화했다면 가시적인 분자 방출선 없이도 비중력적 가속을 만들 수 있다는 주장이다. 또 다른 제안은 질소(N2) 얼음 덩어