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[박종진의 과학 이야기] 오르트 구름

Chicago

2026.10.02 15:48

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박종진

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1977년에 발사된 보이저 1호는 지구를 떠난 지 35년 만에 드디어 태양계를 빠져나가 지금은 별과 별 사이의 공간(星間 Interstellar)을 날고 있다. 여기서 말하는 태양계의 끝이란 태양권 계면(Heliopause)을 말한다. 태양으로부터 방출되는 전하를 가진 입자, 대체로 양성자(+)와 전자(-)인 태양풍이 도달하는 경계선이 태양계의 끝이라는 이론을 기준으로 한 것이다. 태양에서 지구까지의 거리를 편의상 1천문단위(AU)라고 정했는데 태양에서 태양권 계면까지는 약 120AU가 된다. 지금까지 보이저 1호는 49년을 날아서 약 170AU가 조금 넘는 거리에 도달했다.  
 
그런데 학자에 따라서 태양계의 끝을 오르트 구름으로 보는 시각도 있다. 1950년 네덜란드의 얀 오르트(Yan Oort)는 장주기 혜성의 궤적을 연구하다가 태양 주위에 태양의 중력에 묶인 천체 파편이 마치 공 모양으로 태양을 감싸고 있을 것으로 추측했다. 위에서 말한 천문단위를 사용하면 약 2천 AU에서 20만 AU까지의 거리니 다시 말해서 빛조차 8분 걸린다는 태양과 지구 사이보다 2천에서 20만 배나 되는 엄청난 공간이다. 장주기 혜성이란 오르트 구름 속에 있던 천체가 어떤 이유로 태양계 안으로 끌려 들어오는 혜성이다. 그런 까닭에 오르트 구름을 장주기 혜성의 고향이라고 한다.
 
오르트 구름의 외곽 끝은 바로 옆에 있는 다른 별의 중력권과도 겹친다. 태양과 이웃한 프록시마 센타우리 별까지는 빛의 속도로 약 4.2광년 걸리는데 태양과 그 별과의 경계는 오르트 구름이 끝나기 전에 시작된다. 태양풍은 태양권 계면에서 끝나지만, 태양의 중력은 오르트 구름까지 미친다. 비록 보이저 1호가 태양권 계면은 통과했다고 할지라도 오르트 구름 안쪽에 도달하려면 앞으로 300년은 더 날아야 하고 오르트 구름 바깥쪽을 완전히 빠져나가려면 3만 년을 더 가야 한다. 물론 아무런 저항이 없는 우주 공간에서 보이저호는 영원히 날 수 있지만, 우리 인류 문명이 그때까지 존속될 수 있을지 모르고, 무엇보다도 앞으로 수년 후에는 보이저호의 발전 연료가 바닥 나서 지구와 연락이 끊긴다. 그리고 날아간 만큼 더 가야 우리 태양의 바로 이웃 별인 프록시마 센타우리에 도착할 수 있다. 태양이 속한 은하수 은하에는 태양이나 프록시마 센타우리 같은 별이 약 4천억 개나 바글거리며, 은하수 같은 은하가 약 2조 개가 모여야 비로소 관측 가능한 우주가 된다니 우주는 말 그대로 무한하다.
 
태양에는 총 8개의 행성이 공전한다. 그리고 각각의 행성은 자신의 위성을 가지고 있기도 하다. 태양의 3번째 궤도를 도는 행성이 바로 지구이고 지구를 공전하는 위성이 달이다. 태양에서 가장 멀리 떨어져 도는 행성은 해왕성인데 태양에서 해왕성까지 거리는 평균 약 30AU이고, 지금은 왜소행성으로 분류되는 명왕성까지는 약 40AU 정도 된다. 명왕성이 속해 있는 곳을 카이퍼 벨트라고 하는데 이곳에서 단주기 행성이 발원한다고 알려져 있다.  
 
혜성은 그 공전 주기를 기준으로 200년 이하를 단주기라고 구분하고 그 이상을 장주기 혜성이라고 하는데 우리가 잘 아는 핼리 혜성의 공전 주기는 76년이어서 단주기 혜성에 속한다. 반면, 더 멀리 떨어진 오르트 구름에서 시작하는 혜성은 장주기로 분류한다.
 
태양의 행성은 모두 같은 황도면을 공전하는데 명왕성을 비롯하여 카이퍼 벨트 속에 있는 천체도 같은 황도면을 따라 퍼져 있다. 그래서 벨트라고 한다. 그러나 그 외곽의 오르트 구름은 태양계 전체를 감싸고 있는 공 모양이어서 구름이라고 부른다.   (작가)
 

박종진

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