혜성에 관한 이야기 (두 번째 이야기)

▶ 혜성에 관한 이야기 (두 번째 이야기)

 

2. 혜성의 물리적인 특성

혜성의 본체는 핵으로 불립니다. 핵은 순수한 얼음이 아닌 암석질 또는 유기질의 먼지를 포함하고 있습니다. 이로부터 혜성의 핵은 "더러운 눈덩이"에 비유됩니다. 핵의 평균 직경은 수백 m 정도로 작고 어두운 것이 수십 m 특별히 큰 것이 드물게 50 km 이 되기도 합니다. 질량은 크기에 따라 다른데 직경 1km 정도의 혜성이 수십억 t 단위, 직경 10 km 정도의 혜성이 수조 t의 단위라고 생각되고 있습니다.

 

이는 지구의 산 하나 정도에 해당됩니다. 얼음의 구성 성분은 분자 수로 비교하면 80% 이상이 물이며, 다음으로 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄의 순서이며 암모니아와 사이안화수소 등도 미량 포함되어 있습니다. 쌍안경이나 천체망원경으로 관측할 때에 푸른색으로 보이는 것은 이들의 적은 성분이 태양광으로 분해되어 생기는 C2와 CN 등의 라디칼의 스펙트럼이 강하기 때문입니다.

 

태양으로부터 먼 곳에서는 저온으로 핵이 완전히 얼어붙어 있으므로, 지구 상에는 단지 소행성 형태의 천체로만 보입니다. 하지만 혜성이 태양에 가까이 오면 태양으로부터 복사되는 열에 의해 그 표면이 증발하기 시작합니다. 증발된 가스와 먼지는 매우 크고 희박한 대기가 되어 핵의 주위를 구형으로 감싸게 되는데 이를 "코마"하고 부릅니다.

 

그리고 태양으로부터의 복사 압력과 태양풍에 의해 태양과 반대쪽 방향으로 꼬리가 만들어집니다. 혜성의 꼬리는 먼지 꼬리라는 먼지와 금속으로 구성된 흰 빛의 꼬리와 이온 꼬리라 부르는 이온화된 기체로 구성된 푸른빛이 도는 꼬리가 있습니다. 먼지 꼬리는 곡선을 그리게 되는데 이는 핵으로부터 방출된 먼지가 독자적인 궤도에서 공전하게 되고 서서히 핵 본체로부터 떨어져 태양풍이나 광압의 영향 등을 받기 때문이라고 합니다. 

 

역사적으로 큰 혜성들은 이러한 꼬리가 휘어진 형태로 넓게 퍼져 보였습니다. 이에 대하여, 이온 꼬리는 기체와 먼지보다 태양풍의 영향을 크게 받고, 태양의 인력보다는 자기장에 따라 운동하므로, 태양의 거의 반대편에 수직으로 뻗게 됩니다. 단, 태양풍이 불규칙하게 불어 때에 따라서는 굽혀지거나 찢기는 등 격렬한 변화를 보일 때도 있다고 합니다. 또한 지구가 혜성의 궤도면을 통과할 때에는, 혜성의 휘어진 먼지 꼬리와 지구와의 위치에 의해 태양의 방향으로 꼬리가 뻗은 것처럼 보이는 경우가 있습니다.

 

코마나 꼬리는 핵에 비해 규모가 매우 커집니다. 코마는 태양 보다도 크게 될 때가 있습니다. 또한 꼬리도 1천문단위 이상의 길이가 되기도 합니다. 1996년 봄에 밝아졌던 관측 사상 가장 큰 꼬리를 길게 늘어뜨린 햐큐타케 혜성은 꼬리의 길이가 3.8 천문단위가 되었습니다. 먼지는 태양빛을 직접 반사하고, 기체는 이온화되어 밝게 빛납니다. 대부분의 혜성은 너무 어두워 망원경이 없으면 보이지 않지만, 10년에 몇 개 정도는 육안으로도 충분히 보일 수 있을 만큼 밝게 됩니다. 망원경이 발명되기 이전에는 혜성은 밤하늘의 아무것도 없는 곳으로부터 나타나 조금씩 보이지 않게 되어 사라지는 것으로 생각되었습니다.

 

혜썽의 핵은 태양계에 존재하는 천체 중에서도 가장 검습니다. 1986년 지오토 탐사기가 핼리 혜성의 핵에 접근하여 핵의 알베도가 4% 임을 측정하였다. 또한 딥스페이스 1호도 2001년에 발레리 혜성에 접근, 관측하였고, 핵 표면의 알베도가 2.4% ~ 3% 정도로 측정하였습니다. 이는 달이나 아스팔트의 알베도가 7%인 것에 비교하면 매우 낮은 수치입니다. 이는 복잡한 유기화합물이 어두운 표면을 구성하고 있다고 생각됩니다. 태양에 의해 표면이 가열되면 휘발성의 화합물이 특히 검은빛의 긴 사슬의 화합물을 남기고 증발하여 석탄이나 원유와 같이 검게 되는 것입니다. 혜성의 표면의 매우 검으므로 열을 흡수하여 바깥층의 기체가 방출됩니다.

 

1996년 햐쿠타케 혜성의 관측으로부터 혜성이 X-선을 복사한다는 것을 발견하였습니다. 혜성이 X-선을 복사하는 것은 예상하지 못했던 일이어서 연구자들을 놀라게 하였습니다. 이는 혜성과 태양풍의 상호작용에 의해 생겨났다고 생각되고 있습니다. 이온이 급격하게 혜성의 대기에 돌입하면, 이온과 혜성의 원자와 분자가 충돌하게 되어 이로부터 이온이 여러 개의 전자를 포획하여, X-선이나 자외선을 방출하게 된다고 추측되고 있습니다.

 

 

 

오늘의 포스팅은 여기까지 입니다.

오늘도 장문의 글 정독해주셔서 정말 감사합니다.

그럼 다음 포스팅에서 뵙겠습니다.