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Astro News                                         Serial No 18. Vol No II

                                                                           June 2013

 

                                                    <    >

 

                         I. Life with Kaas

                             Trojan 소행성 우주로 이주한 Troy 민족

 

                             (1) 수학, 우주의 보편적 언어

                             (2) 목성의 Trojan 소행성

                                1. Trojan 의미와 소행성 규모

                                2. Hektor Patroclus 의 명예는 회복시켜야

                             (3) 목성의 Hilda 소행성

                                        1. Hilda 소행성 위치 

                             2. Trojans Hildas 비교

                             (4) 태양계 다른 행성의 Trojan 소행성

                             (5) 지구의 Trojan 소행성 - 2010 TK7

                                1. 귀하신 분 얼굴 모습

                                2. 귀하신 분 노시는 모습

 

                           II. Not Essential But Beneficial

                             Lagrangian Points – 세가지 물체운동의 정지해 (停止解)

 

                             (1) Newton 도 골치 아파한 삼체문제 (Three-Body Problem)

                             (2) Lagrangian Points 의 위치

                             (3) L2 까지 거리 구하기

                                        1. Lagrangian Points 가 되기 위한 조건

                                        2. 미리 알고 계셔야 할 공식과 아래 수식에 사용된 기호 의미

                             3. L2 까지 거리 구하기

                             (4) 지구에서 L2 까지는 몇 km 나 될까 ?

                             (5) 태양-지구궤도 경우 각 지점 특징

                             (6) 타원궤도 경우 해왕성의 L4, L5 (Trojan Points) 

 

                          III. Surprise & Mystery

                             분출 Jet 길이로는 내가 최고 – Hercules A 은하

 

                             (1) 우주나이는 137.98 억년 ± 3,700 만년

                             (2) 거대함에서 느껴지는 장엄함  

                             (3) 뛰는 놈, 나는 놈, 전용 제트기 탄 놈

 

                          IV. Coffee Break  

                          잃어버린 별자리를 찾아서 (6 )

                            Quadrans Muralis – 벽걸이 사분의 자리

 

                            (1) 6개월 동안 얼마나 왔나 ?

                            (2) Mural Quadrant 단어의 뜻

                            (3) 사분의, 육분의, 팔분의는 어떻게 생긴 물건인고   

                            (4) 밤하늘에 같은 용도 천문기구가 세 개씩이나 있던 시절

 

                          V. Journey to Deep Sky

                          별 이름 사전 (4 )

                          그리이스어, 라틴어가 어원인 별

 

                           (1) 그리이스어가 어원인 별 9  

                           (2) 라틴어가 어원인 별 7  

 

                          VI. Moon River Wider Than a Mile 

                          달의 Trojans – Kordylewski 구름

 

                           (1) Kordylewski 구름의 정체  

                           (2) 진짜로 있는 건지 없는 건지

                           (3) 비행기 천문대 관측보고서 

                           (4) 비행기 타면 Kordylewski 구름 좀 찾아볼까 ?

 

 

                                                    <  >

 

I. Life with Kaas

  Trojan 소행성 우주로 이주한 Troy 민족

 

6월에는 칼럼작성을 위해 시간내기 어려울 것 같아 6월호를 5월에 미리 만들어 올립니다.

 

(1) 수학, 우주의 보편적 언어

 

인류가 아프리카 동부지역 나무 위에서 놀다가 초원으로 내려온 이후로 수없이 많은 전쟁과 사악한 일들을 저지르면서 역사를 이어왔다고 할 지라도, 세상 돌아가는 원리를 밝혀내는 성과들을 보면 인간의 위대함에 가끔 감탄하지 않을 수 없다.  더욱이 그런 수학 및 물리학적 성과가 비록 몇몇 위대한 과학자들에 의해 이루어졌음을 감안한다면, 당시 그들이 태어나지 않았으면 인류가 세상의 운행원리를 한 참 후에야 알게되었을까 아니면 다른 사람이 그 때 그를 대신해서 만들어내게 되었을까하는 의문이 든다.  역사에 가정법은 없다는 말이 있으나 그래도 적정한 시점마다 걸출한 과학자들이 태어난 것이 신기할 따름이다.

 

이번에 알아볼 사항은 이미 잘 알고계시는 <라그랑쥬 점 (Lagrangian Points)> 이 태양계 뿐만 아니라 우주 전체에서 어떤 의미를 가지는지 알아보려 한다.  수학 공식으로 이루어진 물리 법칙이

전 우주에 보편적으로 적용되는 것을 보면 역시 수학은 우주의 언어임을 실감한다.  18세기의 Euler Lagrange 는 당시 예상 못했겠지만 이 두 분이 같이 찾아낸 Lagrangian Points 20세기 들어 인공위성의 위치를 잡는데 유용하게 사용되고 있으며, 그 위치들에서 행성간 먼지, 소행성 등이 발견되었다. 

 

우선 목성의 태양 공전궤도상 Lagrangian Points 에서 발견된 천체들을 먼저 살펴보고, 태양계 다른 행성들의 Lagrangian Points 에는 어떤 천체들이 존재하는지 같이 알아보려 한다.  한편 다소 지루한 설명이 될 Lagrangian 역학 관련 내용은 바로 아래의 <Not Essential But Beneficial> 칼럼으로 미루겠다.

 

(2) 목성의 Trojan 소행성

 

  1. Trojan 의미와 소행성 규모

 

“Trojan” 이란 단어는 그리이스 신화 중 트로이 전쟁에 나오는 <고유명사> “Troy” 의 형용사형

이다.  예를 들면 트로이 전쟁은 Trojan War, 트로이 목마는 Trojan Horse 등으로 쓰고 Trojan

이라 하면 트로이 사람이 될 것이다.  그런데 이 단어가 천문학으로 오면 <고유명사> 뿐만 아니

<일반명사>로도 사용되므로 다소 헷갈리게 된다.  아래에서 Trojan 소행성의 정확한 뜻과 그렇게 된 연유를 알아보겠다.

 

1906 2 22, Maximilian Franz Joseph Cornelius Wolf  (1863~1932) 라는 긴 이름의 독일 천문학자가 목성 공전궤도에서 소행성을 하나 발견했는데, 이 소행성에 <588 Achilles> 이란 공식 명칭이 붙게 되었다.  이 분 이름은 줄여서 Max Wolf 라고도 부른다.  <Achilles> 란 이름은 아시는 것처럼 그리이스 신화 Troy 전쟁에 나오는 아킬레스 또는 아킬레우스이다.  바로 이 소행성 이름 <588 Achilles> <Trojan 소행성> 이란 헷갈리는 이름의 발단이 된 것이다.  588 Achilles 가 발견된 지역은 위에서 말씀드린 Lagrangian Points” <L4> 라는 지역이다. Max Wolf 가 이 소행성을 발견한 이후로 지금까지 <L4> 지역에서 약 2,500 개의 소행성이 발견되어 이름이 붙었다. <L4> 에 대한 설명은 바로 다음 칼럼 <Not Essential But Beneficial> 을 참조하십시오

 

1906 10 17, Max Wolf <588 Achilles>를 찾아내고 8 개월 지나서 같은 독일 천문학자 August Kopff  (1882~1960) <L4> Lagrangian Points 의 반대되는 지역인 <L5> 에서 또 다른 소행성을 찾아내고 <617 Patroclus. 파트로클루스> 라는 이름을 붙였다.  아시다시피 Patroclus Achilles 가 아끼던 친척 동생이며 Troy Hektor 와 싸우다 전사하는 사람이다.  August Kopff 는 같은 독일 동료 천문학자가 발견한 소행성 이름과 소위 시리즈가 되는 명칭을 붙인 것 같다.  그 이후 <L4> 지역과 마찬가지로 <L5> 지역에서도  2,500 개의 소행성이 발견되었다.

 

Achilles, Patroclus 모두 <Troy 전쟁 신화> 에 나오는 인물들이다.  따라서 이 두 소행성이 발견된 이후로 <L4> <L5> 지역에 떠도는 소행성들을 모두 <Trojan Asteroids (Trojan 소행성)> 이라 부르기 시작했다.  그런데 소행성이 머무는 지역이 두 군데이므로 두 곳에 있는 소행성들을 모두 Trojan 소행성이라고 부르다보니 어떤 소행성이 어디에 있는 것인지 헷갈리기 시작했다. 따라서 Trojan 소행성을 다시 Troy 전쟁 모습을 본따서 <Greek Asteroids> <Trojan Asteroids>로 나누어 부르게 되었고,  다른 용어로는 <Greek Camps> <Trojan Camps>라고도 한다. 우리말로는 그리이스 군대와 트로이 군대 정도 될 듯하다.  이 두 소행성 집단 위치를 아래에 그림으로 그려 보았다.

 

6 Life 1 Trojan 모식도.png  

<목성의 Trojan 소행성 위치>

 

위 그림에서 <L4> <L5> 지역은 태양-목성 중심을 연결하는 직선과 각각 60° 각도를 이루고 있음을 표시한다. 목성은 그림에서 시계방향 반대방향으로 태양을 공전하며, <L4> <L5> 도 목성과 같은 속도로 공전하므로 이 두 지역에 있는 소행성들이 목성과 충돌할 일은 없다. 

 

목성 궤도를 도는 Trojan Asteroids 에는 2012년 현재 5,253 개에 이름이 붙어 있다. 이는 Greece Camps Troy Camps 모두의 숫자를 합친 것이다.  그러나 L4 에만 직경 1 km 이상 소행성이 약 60 만개 존재하며 이들 중 직경 2 km 이상짜리는 16~24만개로 추정된다.  L5 에도 비슷한 숫자의 소행성들이 관측되므로 두 곳에 존재하는 직경 1 km 이상 소행성은 약 100~120 만개로 추정된다.  이 숫자는 화성과 목성 궤도에 있는 Asteroid Belt 에 떠도는 소행성과 비슷한 엄청난 양이다.

 

  2. Hektor Patroclus 의 명예는 회복시켜야

 

그런데 좀 이상한 것이 있다. Achilles Greece 군대이므로 <L4>에서 발견된 <588 Achilles> Greek Camps 가 맞다. 그러나 Patroclus Greece  군대 소속이며 따라서 <L5>에서 발견된<617 Patroclus> Greek Camps 로 가야 되지만 이상하게도 <L5> Trojan Camps 소속이다.  이런 이유는 먼저 소행성 명칭이 생기고 나중에 두 그룹을 나누다 보니 어쩔 수 없이 생긴 일이다. 

이런 예는 이 보다 나중에 발견된 소행성 <624 Hektor> 에서도 볼 수 있다. Hektor Troy 왕의 아들이며 총사령관이지만 Greece Camps 소속 소행성이다. 

 

Hektor Patroclus 모두 신화에선 불운하고 안타깝게 전사했다. 이 두 전사들을 죽은 후에도 명예롭지 못하도록 만들어 놓았으니 아직도 편히 잠들지 못했을 것이다. 지금이라도 늦지 않았으니 고향 땅에서 편안하게 잠들 수 있도록 소행성 이름들을 바꿔줘야 할 것이다.  아래에 이 두 그룹에 속한 소행성 이름들과 두 소행성을 발견하신 분 초상도 같이 올려 드린다.  어째 두 분 모습이 형제처럼 닮았다.  아마도 수염 모양이 같아서 그런 듯.

 

      Greek Camps <L4>                 Troy Camps <L5>

      -----------------------------------------------------------------------------------

      588  Achilles                       617  Patroclus  (신화에선 Greece 군대)

      624  Hektor  (신화에선 Troy 군대)   884  Priamus

      699  Nestor                        1173 Anchises

      911  Agamemnon                  1208 Troilus

      1143 Odysseus                     1867 Deiphobus

     --------------------------------------------------------------------------------------

 

6 Life 2 Trojan Max Wolf 초상.PNG                           6 Life 3 Trojan August Kopff 초상.PNG   

<소행성 588 Achilles 를 발견한 Max Wolf>  <소행성 617 Patroclus 를 발견한 August Kopff

                                                         사진 thenamestation.wordpress.com>  

 

(3) 목성의 Hilda 소행성

 

  1. Hilda 소행성 위치  

 

그런데 목성 궤도 주변에는 Hilda 소행성 집단이란 것도 있다. 목성이 워낙 거대하므로 딸린 식구들이 만만치 않은 것 같다. Hilda 소행성은 단순히 Hildas 또는 Hilda Asterids, Hildian Asteroids 라 부른다.  이들 소행성 위치를 그림으로 그려 보았다.

 

6 Life 4 Trojan Hildas 모식도.png  

<Hilda 소행성 위치>

 

1875년에 Johann Palisa (1848~1925) 라는 Austria 천문학자는 목성 궤도 안쪽에서 소행성을 발견했는데 이것에 <153 Hilda> 라는 이름이 붙었다. 이후에 이 지역에서 발견된 소행성들에 Hilda

Asteriods 라는 명칭이 생기게 된다.  <Hilda> 란 단어가 무슨 뜻인지 찾아 보았으나, 독일 문화권에서 많이 쓰이는 여자 이름이란 것 이외엔 다른 특이한 의미를 찾을 수 없었다.

 

위의 그림에서 목성 궤도 안쪽의 세 부분에 집중되어 삼각형 구조로 형성된 소행성 집단을 모두

Hilda 소행성이라 부른다.  HIilda 소행성의 태양 공전주기는 목성 공전주기의 정확히 2/3 인데, 이 같이 주변의 다른 행성과 특정한 비율로 공전주기를 갖는 현상을 "공전주기 공명상태 (Orbital Period Resonance) " 라고 하며, 태양계 뿐 아니라 전 우주에서 흔히 보이는 현상이다.

  

             처음 올린 본문에서 "Hilda 의 태양 공전주기가 2/3 이므로

             목성 공전주기 보다 <작다>" 라는 저의 모호한 설명에 대해

             인천지부 김주영님께서 오류를 지적해 주셨었다. 

             이는 제가 수량을 표현하는

             <짧다, 길다> <크다, 작다><많다, 적다> <빠르다, 느리다> 등의

             용어에 대해 혼동이 있었기 때문이다.

 

             이에 대해 원치복 서울지부장님께서 제게 이메일로

             공전주기와 공전속도는 별개의 문제이며, 

             공전주기가 2/3 이라도 그 속도는 목성보다 빠를수도 있고, 

             느릴 수도 있다는 설명을 보내주셨다. 

            

             지부장님 설명을 토대로 Hilda 의 공전속도를 구해보고,

             아래와 같이 본문을 수정한다. 오류 지적해 주신 김주영님과

             상세한 설명 보내주신 원치복 서울지부장님께 감사드립니다.    

 

 

목성의 태양 공전주기는 약 11.8 년이므로 Hilda 의 태양 공전주기는 그의 2/3인 약 7.9년이 될 것이다.

따라서 Hilda 공전주기는 목성보다 <짧다 – Short>.  그런데, 공전주기 의 <길고 짧음> 과 공전속도의

<빠르고 느림>은 별개의 문제이다.  따라서 공전속도로만 본다면 7.9년 주기인 Hilda 의 공전속도가

11.8년 주기인 목성보다 <빠를> 수도 있고, <느릴> 수도 있다.  

 

목성과 Hilda의 공전속도를 찾아보았는데, 목성은 13.07 km/초 라는 자료가 있으나,

Hilda의 공전속도에 대한 자료는 없었고, 궤도 장반경 자료는 있었다. Hilda의 공전주기가

7.9년이므로 이를 토대로 제가 직접 Hilda의 공전속도를 아래에 계산해 보았다.  

 

1) 목성의 공전속도 : 13.07 km/

 

2) Hilda의 공전속도 ( s ) 구하기

 

    a) Hilda 공전궤도 장반경 : 3.7~4.2 AU.

      공전궤도가 원이라 가정하고, 궤도 평균반지름을  r 이라 하면

     

           r = 4.0 AU                     -------------

 

    b) Hilda 공전궤도 길이 ( H )를 구하면,

 

           H = 2 π r                      --------------

    

      를 대입하면

 

           H = 2 x 3.14 x 4.0 AU = 25.12 AU  ---------- 

 

c) Hilda 공전속도 ( s )

 

         s = H / 7.9 = 25.12 AU / 7.9   -----------   

         

         한편 1 AU = 149.60 x 10 x 6 승수 km ----------- 

         또한 1 = 31.536 x 10 x 6 승수 초  -----------  

 

   식에 ⓔ ⓕ 를 대입하면  

 

              25.12 x (149.60 x 10 x 6 승수 km)           3,758

         s = -----------------------------   =   ------   km /

              7.9 x (31.536 x 10 x 6 승수 초)                249

 

           = 15.09 km /    

 

위에서 보시듯이 목성의 공전속도는 13.07 km/초 인데, Hilda 공전속도는 15.09 km / 초이다.

따라서 아래와 같이 다시 정리할 수 있다.

 

   a) 공전주기 :

 

      목성 11.8, Hilda 7.9

      Hilda 공전주기는 목성보다 <짧다>

 

   b) 공전속도 :

 

      목성 13.07 km/, Hilda 15.09 km/

      Hilda 공전속도는 목성보다 <빠르다>

 

크게 중요한 사항은 아니지만, 이번 기회에 Hilda 공전속도를 계산해 볼 수 있었고, 수량에 대한 정확한 우리말 표현도 알게 되었으니 계산하느라 투자한 시간이 아깝지는 않다.

 

지금까지 이 지역에서 발견된 소행성은 약 1,100 개 이다.  아래의 Hilda 소행성 구조를 표현한 그림 보십시오.

 

6 Life 5 Trojan Hildas 1 fisica.cab.cnea.gov.ar.PNG  

<노란색 점들이 Hilda 소행성.

보라색 원은 목성 공전궤도. 그 안쪽의 붉은 색 원은 153 Hilda 공전궤도

그림 fisica.cab.cnea.gov.ar> 

 

2. Trojans Hildas 비교

 

위에서 따로따로 소개드린 Trojan 소행성과 Hilda 소행성 차이점을 비교해 본다.

 

                      Trojan 소행성                 Hilda 소행성

      ---------------------------------------------------------------------------------

      위치            L4, L5 Trojan Points        Trojan 소행성 안쪽

      태양 공전궤도   목성 공전궤도와 동일         목성 공전궤도 안쪽

      공전주기        목성 공전주기와 동일         목성 공전주기의 2/3

      분포 모양       L4, L5  두 지역 집중          정삼각형 구조

      명칭            목성 및 우주 전체에 사용     목성에서만 사용  

      ---------------------------------------------------------------------------------

 

이 두 소행성 그룹을 하나의 그림으로 나타내면 아래와 같다. 그림을 보실 때 유념하실 점은 Hilda 소행성들이 그림에서 보듯이 반드시 Trojan 소행성 바로 안쪽에 위치하지는 않는다는 점이다.  Hilda 소행성의 공전주기는 Trojan 소행성 공전주기의 2/3 이므로 각기 따로 논다고 생각하시면 될 듯하다.  흰색으로 표시된 부분은 화성과 목성 사이의 Asteroid Belt 이다.

 

6 Life 6 Trojan Hlidas Asteroid Belt.png  

<Trojan 소행성과 Hilda 소행성>

 

(4) 태양계 다른 행성의 Trojan 소행성

 

Lagrangian Points (라그랑쥬 점) 에 의미에 대해 미리 상세히 언급 드리지 않고 <L4> <L5 > 등을 말씀드렸으나, Lagrangian Points 에는 모두 5개가 있음은 이미 잘 알고 계시리라 믿는다.  5개 점들을 보통 L1, L2, L3, L4, L5 로 표기한다. 그런데 이 5개 점들에서 <L4> <L5 > 두개 점들만 특히 Trojan Points 라고 부르고,  나머지 <L1> <L2> <L3>을 지칭하는 특정한 명칭은 없다.

 

그런데 반드시 목성 경우만이 아니고, 우주의 모든 천체에서 <L4> <L5> Trojan Points 에 위치하는 소행성 및 위성들을 Trojan Asteroid, Trojan Satellite (Moon) 또는 한 단어로 Trojans   부른다. 그리이스 신화에서 탄생한 <고유명사> 가 목성 궤도의 천체에 사용될 때까지만해도 고유명사 품위를 유지했는데, 결국은 우주의 모든 천체에 까지 확대 사용되면서 <일반명사>로 변신하게 되었다.

 

따라서 Trojans,  Trojan Asteroid,  Trojan Satellite (Moon) 란 용어를 목성을 떠나 우주적 관점에서 다시 정의한다면,  어떤 행성이나 거대 위성과 동일한 공전궤도 상의 Trojan Points <L4>  <L5> 주변에서 해당 행성, 위성과 동일한 궤도 상에서 동일한 궤도 주기로 공전하는 천체를 말한다. 태양계에선 당연히 목성 이외의 행성에도 Trojans 가 존재한다.  아래는 다른 행성들의 Trojans를 정리한 것이다.

 

   1. 수성, 금성 : 아직 미발견. 

   2. 화성 : 5261 Eureka / 1988 VF31 / 1999 UJ7

   3. 목성 : 위에서 설명함.

   4. 토성 : 토성의 위성 Tethys 가 거느린 달 Telesto Calypso

            또 다른 위성 Dione 가 거느린 달 Helene Polydeuces.

   5. 해왕성 : 2001 QR322 / 2005 TN53

   6. 천왕성 : 2011 QF99

   7. 명왕성 : 아직 미발견. 

 

(5) 지구의 Trojan 소행성 - 2010 TK7

 

   1. 귀하신 분 얼굴 모습

 

그러면 지구에도 과연 Trojan 소행성이 있을까 ?  오늘 현재까지는 오직 1개만이 발견되어 있고, 그 이름은 <2010 TK7 소행성> 이다.  직경은 약 300 meter 이며 현재 지구 공전궤도 상의 <L4> 위치에 있다.  절대등급은 약 21 등급이고 안시등급도 절대 등급과 비슷한 21~23 등급이다.

 

이 소행성은 우주 망원경으로 발견된 귀하신 소행성이다. NASA 2009 12월에 발사한 위성 망원경인 WISE 2010 10월 이 소행성을 촬영했고, 2011 5월에 공전궤도가 확인되어 그해 7월에 Nature 잡지에 공식발표 되었다.  참고로 WISE Wide Field Infrared Survey Explorer 의 약자.  아래 사진은 2010 TK7 을 촬영한 사진이다. 녹색 원 내부의 점이라는데 눈 나쁘신 분께선 찾기 쉽지 않아 보인다. 

 

6 Life 7 Trojans 2010 TK 7 사진.PNG  

<지구의 유일한 Trojan 2010 TK7.  녹색 원 내부>

 

  2. 귀하신 분 노시는 모습

 

위에서 Trojan은 모체 행성 또는 위성과 동주기 공전한다고 말씀 드렸다. 지구의 태양 공전주기가 1년이므로 2010 TK7 의 공전주기도 1년일 것이다. 정확히 말씀 드리면 2010 TK7 의 공전주기는 이것의 공전궤도가 확인된 던 2011 년 당시 측정치로는 365.389 일 이었다.  지구의 공전주기가

365.256 일 임을 감안하면 공전주기가 약 2.4 시간 더 길다.  공전궤도 원지점은 1.19 AU, 근지점은 0.81 AU 이며 평균공전궤도 평면은 지구 공전궤도면과 21° 기울어져 있다.

 

특이한 사실은 2010 TK7 의 공전궤도가 지구처럼 얌전하진 않다는 것이며, 위에서 평균공전궤도 평면이라 한데는 다 이유가 있다. 이 소행성은 자신의 공전궤도 평면을 중심으로 위 아래로 요동치며 공전하므로 천구의 북쪽에서 내려다 보면 <타원> 또는 <올챙이 머리> 모양처럼 보인다.  아래 그림에서 노란 원은 태양, 푸른색 원은 지구이고 2010 TK7 는 맨 오른쪽 작은 회색 점이다.  녹색 점선이 천구의 북쪽에서 내려다 본 공전궤도인데, 실제 궤도보다 과장되게 표현한 그림이다. 청색 점은 공전궤도 중심 축을 표시한 것으로, 그 중심축은 지구 공전궤도와 동일하다.

 

6 Life 8 Trojan 2010 TK7 궤도 2D.PNG  

<2010 TK7 의 공전궤도. 천구의 북쪽에서 내려다 본 것. 그림 astro.uwo.ca>

 

위의 그림은 2D 이므로 실제의 궤도 모습을 짐작하기는 쉽지 않다. 실제 공전궤도 모습을 3D 로 표현한 아래 그림 보시면, 2010 TK7 가 요동치며 태양을 도는 모습을 상상할 수 있다. 어떤 때는  태양과 지구 사이에 있다가 어떤 때는 태양 반대편으로 이동하기도 한다.  모든 부모들이 자기 아이가 한 살 정도 되었을 때 노는 모습 보고 혹시 우리 아이가 천재가 아닐까 ?” 라고 생각하는 것처럼,  지구의 유일한 Trojan 노는 모습도 범상치 않아 보인다. 

 

6 Life 9 Trojan 2010 TK7 궤도 3D.PNG  

<2010 TK7 의 공전궤도를 입체로 표현 한 것. 왼쪽 상단 흰색 작은 점이 2010 TK7.

  그림 astro.uwo.ca>

 

아래 그림은 2011년에 관측결과에 따라 2050, 2110년 및 2209년에 이 소행성의 지구와의 상대적 위치를 보여주는 그림이다.  소행성은 Loop 모양을 따라 시계 방향으로 운동하며 1 Loop를 도는 주기는 태양을 공전하는 주기와 동일한 1년이다.  2011년부타 2050년까지는 <L4> 위치라고 할 수 있으나 2209년에는 지구에서 보기에 거의 반대편에 가 있으므로 사실 이 때는 Tojan 소행성이라고 부르기 곤란해질 것이다.

 

6 Life 10 Trojan 2010 TK7 궤도2011~2209.gif   

<2010 TK7 와 지구의 상대적 위치. 그림 neo.jpl.nasa.gov>

 

지금까지는 2010 TK7 이 지구의 유일한 Trojan 이지만, 현재 지구의 <L5> 위치는 아직 무주공산 (無主空山) 이고 혹시 <L4> 위치에서 또 다른 소행성이 자기를 찾아주기 기다릴지도 모를 일이다. 위 그림을 가만히 들여다 보고 있으니 갑자기 <소행성 Hunter> 가 되고 싶은 생각이 든다. “견물생심, 작심삼일”…. (見物生心, 作心三日) 하여간 이것도 저의 많고 많은 단점 중 하나임은 틀림없는 듯.  그런데 혹시 우리의 <> 에도 Trojan 소행성이 있을까 ? 이 문제에 대한 해답은 본 칼럼 맨 끝부분 <Moon River Wider Than a Mile> 을 보시기 바랍니다.

 

 

II. Not Essential But Beneficial

   Lagrangian Points – 세가지 물체운동의 정지해 (停止解)

 

(1) Newton 도 골치 아파한 삼체문제 (Three-Body Problem)

 

이제 앞의 <Trojan 소행성> 부분에서 언급 드린 <라그랑쥬 점> 의 물리학적 의미를 간단하게나마 살펴보겠다.  라그랑쥬 점은 영어로 Lagrange Points, Lagrangian Points 또는 Libration Points 등으로 쓰는데 여기서는 Lagrangian Points 로 사용하겠다.  Newton 역학으론 한 개 또는 두 개 물체의 운동은 잘 설명될 수 있으나 물체가 세 개가 되면 상호작용을 설명하기 곤란해진다. 세 개 물체 (삼체) 운동을 설명하는 역학을 “Three-Body Problem” 이라 부른다.  

 

삼체문제를 최초로 연구한 사람은 Leonhard Euler (오일러. 1707~1783. Swiss) 이다. 나중에 Joseph-Louis Lagrange (라그랑쥬. 1736~1813. Italy France 국적) 도 이 문제를 같이 연구하면서 1772년에 <Essay on the Three-Body Problem> 이란 논문을 발표했다.  여기서 Lagrange   Euler 가 찾아낸 세 개 위치와 그 가 찾아낸 두개 위치를 합하여 모두 다섯개 위치를 설명해 놓았다. 이것들은 다른 두개 물체 위치에 대해 상대적으로 정적 평형상태에 있다고 해서 정지해 (停止解, Stationary Soution) 라고도 부른다.  우선 이 두분의 초상화 먼저 보시지요.

 

6 Essence 1 Lagrange Euler 초상.PNG              6 Essence 2 Lagrange Lagrange 초상.PNG   

<Swiss 지폐의 Leonhard Euler 초상.                            <Joseph-Louis Lagrange.

 그림 hdwallpaperspot.com>                                      그림 fineartamerica.com>

 

(2) Lagrangian Points 의 위치

 

아래 그림은 A, B, C 세 개 물체가 궤도 운동하는 것을 표현한 것이며 Lagrangian Points L1 / L2 / L3 / L4 / L5 로 표시했다.  Three-Body Problem 이란 아래 그림에서 A 라는 질량이 큰 물체를 중심으로 이보다 질량이 작은 B 라는 믈체가 원형궤도로 운동하고 있을 때, 질량이 A B 보다 현저히 작은 제 3의 물체 (The 3rd Objct) C의 운동 역학을 설명하는 이론이다.  Euler Lagrange 는 이 문제를 연구하면서 <C A B 에 대해 상대적으로 정지해 있는 것> 처럼 보이는 위치를 발견하게 되었다. 

 

C A, B에 대해 상대적으로 정지해 있는 것처럼 보이다는 것을 달리 말하면, C A, B 중력의 영향을 받지 않는다는 의미로서 <C 의 원심력과 A, B의 중력이 반대 방향의 같은 힘으로 서로 상쇄> 되는 지점이다.  그 다섯개 지점의 위치는 아래와 같다.  Scale 은 무시한 그림입니다.

 

6 Essence 3 Lagrange 모식도 내그림.png  

<Lagrangian Points 위치 (Scale 무시) > 

 

Euler 가 찾아낸 세 개 위치와 Lagrange 가 찾아낸 두 개 위치는 물리적으로 아래와 같은

차이가 있다.

 

    1. Euler 가 찾아낸 L1 / L2 / L3 :  3의 물체 C 가 이 점에서 약간만 벗어나면

                                   다시 이 점으로 돌아오지 못하는 <불완전 평형점>

 

    2. Lagrange 가 찾아낸 L4/ L5 :   3의 물체 C 가 이 점에서 약간 벗어난다해도 

                                    다시 이 점으로 되돌아오는 <완전 평형점>

 

(3) L2 까지 거리 구하기

 

다섯개 Lagrangian Points 를 찾게 된 수학적 과정은 저로서는 접근하기 어려운 내용이다. 여기서는 가장 계산하기 쉬운 L2 지점의 거리가 지구에서 얼마나 떨어져 있는지만 알아보겠다.

한국천문연구원 (KASI) 홈페이지에 있는 내용을 기준으로, 제가 일부 추가 필요한 사항 보충해서 L2 거리를 계산하는 방법을 설명 드리겠다. 

 

  1. Lagrangian Points 가 되기 위한 조건

 

  위의 그림 L2 위치에서 받는 힘은 중력과 원심력 두가지일 것이다. 위의 그림에서 제 3

  물체 (the 3rd Object) C L2 지점에 있다고 가정하고 이 지점이 Lagrangian Points

    되려면 아래의 조건을 충족해야 한다.

 

      a) L2  지점에서 C 가 받는 인력 (중력) C 가 공전하면서 발생되는 원심력은 같다.

    b) C 가 받는 인력은 태양 (A) 의 인력과 지구 (B) 인력의 합이다.

    c) C 의 공전주기는 지구 (B) 가 태양 (A) 을 공전하는 주기와 같다.

 

 2. 미리 알고 계셔야 할 공식과 아래 수식에 사용된 기호의 의미

 

     a) 원심력 (Fc)  Fcm r ω             - m : 물체의 질량.                   

                                                           - r  : 물체가 원운동 할 때 반지름

                                                           - ω : 물체가 원운동 할 때 각속도

 

     b) 인력  (Fg)  Fg = G m1 m2 / r ²     - G : 중력상수

                                                           - m1, m2 : 두가지 물체 각각의 질량

                                                           - r  : m1   m2 사이의 거리

 

     c) 아래의 수식에 사용된 기호들 의미  

 

          R :  지구에서 태양까지 거리 (km)

          r  : 지구에서 L2 까지 거리 (km)   

          ME : 지구 질량 (kg)

          MS : 태양 질량 (kg)  

          MC : 3의 물체의 질량 (kg) 

          ω  : 지구의 태양 공전 각속도 (km/)

          G  : 중력상수 (Serial No 10 참조)

               6.67384 x 1011 N m2 / kg 2  또는 

               6.67384 x 1011 m3 kg -1 sec -2   오차범위 1.2 x 104 

 

3. L2 까지 거리 구하기

 

  아래 수식은 위의 그림에서 제 3의 물체 C L2 에 위치 할 경우, B (지구) 에서 L2 까지의

  거리를 구하는 것이다. 자료는 한국천문연구원 (KASI) 홈페이지 내용을 기준으로하고, 이해

  쉬우시도록 제가 일부 사항을 추가했다.  제가 덧붙인 사항은 보라색으로 표시했다. 

 

 a) 먼저 지구의 태양 공전만을 생각해서 

   <지구 (B) 의 원심력 = 태양 (A) 과 지구 (B) 사이의 인력> 으로 수식을 만든다.

   

    원심력 Fcm r ω이고, 인력 Fg = G m1 m2 / r ² 이므로,

 

                       6 Essence 4 Lagrange 수식-1.PNG

                                                                      여기서 ME 를 정리하면,

                       6 Essence 5 Lagrange 수식-2.PNG                 가 되며, 좌변의 R 을 우변으로 이항하면,

                        6 Essence 6 Lagrange 수식-3.PNG                  가 된다 --------    

 

     여기서  ω 는 <지구> 의 공전 각속도이다. 

 

 b) 또한 L2  지점에서 C 의 원심력 = C 가 받는 인력

                                  = 태양 (A) 의 인력 + 지구 (B) 인력이다. 

 

      <C 의 원심력 = 태양 (A) 의 인력 + 지구 (B) 인력> 으로 수식을 만들면,

 

                 6 Essence 7 Lagrange 수식-4.PNG

  

      여기서 MC 를 정리하면, 

 

                  6 Essence 8 Lagrange 수식-5.PNG가 된다 --------  

 

      여기서  ω 는 < 3의 물체 C> 의 공전 각속도이다.

 

 c) 한편 L2 지점에서는 지구(B) 와 제 3의 물체 (C)의 공전주기가 같으므로

    각속도 ( ω ) 도 서로 동일하다.

    따라서 ⓐ 식에 있는 ω 와 ⓑ 식에 있는 있는 ω 수치는 같다. 

               

    위의 ⓐ 식을 ⓑ 식에 대입하면, 

 

                               6 Essence 9 Lagrange 수식-6.PNG       가 된다  -------

 

   d) 그런데 r (지구에서 L2 까지 거리) R (지구에서 태양까지 거리) 보다 매우 작으므로

      (R + r) (대략 R) 이 된다고 할 수 있다.  따라서 식을 정리하면 

 

                           6 Essence 10 Lagrange 수식-7.PNG                         가 된다 ---------

 

     이 식은 루트 (Root) 사용하면 아래와 같이 표시할 수도 있다.

  

                            6 Essence 11 Lagrange 수식-8.PNG                           ----------

 

    위의 식에서 r 이 지구 (B) 에서 L2 까지의 거리이다. 

 

(4) 지구에서 L2 까지는 몇 km 나 될까 ?

 

그러면 재미삼아 위에서 산출한 또는 식으로 지구에서 L2 까지의 거리는 몇 km 되는지

한 번 계산해 보기로 한다. 계산에 필요한 수치를 찾아보면 아래와 같다. 

  

              6 Essence 10 Lagrange 수식-7.PNG       -----    또는  6 Essence 11 Lagrange 수식-8.PNG   -----

 

    r  : 지구에서 L2 까지 거리 (km)   

    R :  지구에서 태양까지 거리 (km) = 지구의 태양 공전궤도 장반경 (Semi-Major Axis).

         1.496 x 10  8승수 km = 1.5 x 10  8승수 km  

    ME : 지구 질량 (kg)

         5.9736 x 10 24승수 kg = 6.0 x 10 24승수 kg

    MS : 태양 질량 (kg)  

         1.9891 x 10 30승수 kg = 2.0 x 10 30승수 kg

 

위 수치를   또는 대입하면, 

 

                (6.0 x 10 24승수)

        r =   ---------------------------  x  (1/3 승수)  x  (1.5 x 10  8승수)

              { 3 x (2.0 x 10 30승수) }

 

         =  1.5 x 10 6승수

         =  150 km 

 

위에서 보시듯이 계산 결과는 <1.5 x 10 6승수> 가 되며 이는 150 km 이다. 달의 지구 공전궤도 장반경이 384,399 km 라 하므로 약 40 km 로 본다면, 지구와 달 사이 거리의 약 3.8배 더 먼 곳에 위치한 곳이 된다.  생각보다 그리 멀지는 않아 보인다.

 

(5) 태양-지구궤도 경우 각 지점 특징

 

위 그림에서 A 를 태양, B 를 지구라고 하고 C 를 지구 주변의 소행성이나 인공위성으로

간주한다면 다섯 개 지점 각각의 특징은 아래와 같다.

 

 <L1>

 

 C의 궤도 주기가 B (지구) 의 공전주기와 같아짐. .

   태양 관측하기 이상적인 장소. 

   소호 태양 관측위성 (SOHO - Solar and Heliospheric Observatory. 1995 발사)   

   에이스 위성 (ACE – Advanced Composition Explorer. 1997 발사)

   기타 WIND,  ISSE-3,  WMAP 

 

   <L2>

 

   C의 궤도 주기가 B (지구) 의 공전주기와 같아짐. .

   우주 망원경 좋은 위치.

   허셜 망원경 (Herschel Space Observatory. 2009 발사)

   플랑크 망원경 (Planck Space Observatory. 2009 발사)

 

  <L3>

  

   C의 궤도 주기가 B (지구) 의 공전주기와 같아짐. .

   지구 공전궤도 위가 아니고, 이 보다 조금 떨어진 위치.

 

  <L4 L5>

 

   C의 궤도 주기가 B (지구) 의 공전주기와 같아짐. .

   태양-지구 연결하는 직선과 각각 60° 위치

   위 칼럼 Trojan 소행성 참조

 

(6) 타원궤도 경우 해왕성의 L4, L5 (Trojan Points) 

 

그러나 여기서 의문사항이 한가지 생긴다. 우주 모든 천체의 공전궤도는 완전한 원형이 아니고 타원 궤도인데, 이 경우에는 Lagrangian Points 가 어떤 위치가 될까 ? 물론 타원궤도인 경우에도 위의 계산 방식을 보정해서 산출할 수 있으며, 결과는 < (Point)> 이 아니고 <어떤 범위내의 지역 (Area)> 이 된다고 한다.  위의 <Trojan 소행성> 칼럼에서 보여드린 그림들처럼 일정 범위에 분포하는 소행성 집단 같은 경우가 될 것이다.

 

태양계 행성 중에서 공전궤도 장반경 (Semi-Major Axis) 이 크고 질량도 만만치 않은 해왕성 (Neptune) 의 예를 들어 보겠다.  참고로 천왕성, 해왕성, 명왕성의 장반경과 질량을 비교해 본다.

명왕성 궤도 장반경은 해왕성보다 크지만 질량이 극히 작고, Trojan 소행성도 아직 발견된 것이 없으므로 여기서는 해왕성으로 설명 드리겠다.

 

                      천왕성            해왕성          명왕성           단위 

       ----------------------------------------------------------------------------

       장반경       19.2 ( 20)    30.1 ( 30)    39.2 ( 40)      AU

       질 량        14.5 ( 15)     17.1 ( 17)       0.002         x 지구 

       -----------------------------------------------------------------------------

 

 6 Essence 14 Lagrange 해왕성 모식도.PNG

 <해왕성의 L4 L5 지역>

 

위 그림은 본 칼럼의 첫번째 그림 위에 해왕성 공전궤도를 추가한 그림이다.  지구도 타원궤도이지만 지구궤도 경우를 설명 드리는 것은 아니므로 그대로 원형으로 표시했다.  또한 번잡하지 않도록 해왕성의 L4 L5 만 표시했다.  공전궤도가 타원인 경우에는 Lagrangian Points < (Point)> 이 아니고 <지역 (Area)> 이 됨을 표시했다.  그림에서 분홍색 부분이 L4 L5 지역을 나타내며 위 칼럼에서 말씀 드린대로 이 지점이 Trojan Points 이다.

 

해왕성 경우엔 L4 L5 지역이 태양으로부터 각각 약 30 ° 범위이다.  그림에서 분홍색 부분으로 L4, L5 각각 30 ° 범위임을 표시했다. 30 ° 범위는 해왕성 공전궤도에서 무려 32 km 를 차지하게 된다.  지구 공전궤도 장반경은 약 1.5 km 이다 (149,598,261 km).  따라서 32 km 범위라면 지구 공전궤도 장반경을 21 번 연결한 길이가 될 것이다.  L4 L5 를 합하면 모두 64 km 길이가 될 것이다.  이곳에 거주하는 Trojan 소행성들도 각각 32 km 범위 안에서 위치를 바꿀  가능성도 있다.

 

그러면 이런 상상하기 어려운 넓은 범위내에 Trojan 소행성은 과연 몇 개나 살고 있을까 ?  지금까지 발견된 것은 L4 지역에 6,  L5 지역에 3개 뿐이지만 아마도 발견되지 않은 것들은 수도 없이 많을 것이다.  발견된 것들은 대부분 직경이 80~180 km 정도 되는 것들인데, 위의 칼럼에서 목성의 Trojans 중 직경 1 km 이상은 100~120 만개로 추정된다고 말씀 드렸다.  만일 해왕성의 Trojans 를 직경 1 km 단위로 계산한다면 그 숫자자 얼마나 될지 짐작할 수 없다. 

 

아래는 해왕성의 Trojans 이름들이다.  위치와 그 크기를 살펴 보십시오.  명칭 맨 앞의 숫자는 발견된 연도이다.  모두 21세기 들어와 발견된 것들임을 알 수 있다.

 

              L 4 지역 (6 )                  L 5 지역 (3 )

        ----------------------------------------------------------------------------

        2001 QR 322    140 km            2008 LC 18    100 km

        2004 UP 10     100 km            2004 KV 18     56 km

        2005 TN 53      80  km           2011 HM 102   90~180 km  

        2005 TO 74      100 km 

        2006 RJ 103     180 km

        2007 VL 305     160 km 

       ------------------------------------------------------------------------------

 

개인적으로 Lagrangian Points 가 도출되는 과정도 알고 싶었으나 저의 한계를 한참 넘어서는 수학이라 제 머리로는 접근이 되지 않아 아쉽다.  이 부분을 생략하고 결과와 현상만 설명 드리려니 답답한 부분이 많으셨을 것으로 짐작된다.  한편, 그 동안 몇 달에 걸쳐 이 소제목 칼럼 공간을 빌려 다른 소재로 간식 좀 했었으나, 앞으로는  <Not Essential But Beneficial> 이란 본래 의미에 맞는 소재로 찾아 뵐 생각이다.  계속 많은 관심 부탁 드립니다.

 

 

III. Surprise & Mystery

   분출 Jet 길이로는 내가 최고 – Hercules A 은하

 

(1) 우주나이는 137.98 억년 ± 3,700 만년

 

가장 최근에 밝혀진 우주의 나이는 얼마나 될까 ? 불과 두달 전인 2013 3 22일에 발표된 우주나이가 가장 최신 측정치인데, 이에 따르면 <137.98 억년 ± 3,700 만년> 이다.  이는  우주에 나가있는 Planck 위성이 우주배경복사를 측정해서 얻은 결과이다. 작년까지는 137.5 억년 이었는데, 금년들어 138 억년이 되었으니 우주나이가 1년 사이에 5,000 만년 더 늘어나게 되었다. 혹시 앞으로 매년 이만큼씩 늘어날지도 

 

열린 우주, 닫힌 우주같은 우주론 이론과는 관계없이, 저는 빅뱅이 오직 한번만 있었다고는 생각지 않는다. 또한 다중우주개념도 믿고 있는데 지금 우리가 사는 우주에서도 빅뱅이 이미 여러 번 있었을테고, 우리가 알지 못하는 이웃인 또 다른 우주에서도 그러리라 믿는다.  지금 현재의 우리 우주는 언젠가 팽창을 멈추고 다시 축소되어 한 점으로 돌아갔다가 언젠가 또다시 빅뱅이 일어날 것이라는 것이 개연성 있다고 생각한다.  우리의 우주만 유일하게 존재하고, 빅뱅도 한 번만 있었다는 것은 지구인만이 우주에서 유일한 고등생물이라는 생각과 크게 다를 바 없을지 모른다. 

 

우주가 지금으로부터 21 억년전에 출발한 빛과 전파를 촬영해서 불과 6개월전인 2012 12 5일에 발표된 사진을 언급드리려다 주제에서 좀 벗어났다.  21 억년 전이라면 우주 나이가 <117 억살> 되었을 때이며, 우주가 85 % 정도 형성 되었을 것이다.  아래 사진은 <21억살> 먹은 <광자> <전파> 가 허블망원경 CCD VLA 전파 안테나에 충돌해서 만들어진 영상이다.  아이맥스 정도는 안되지만 이 사진의 장엄미를 좀 더 표현하려고 가로사진을 세로방향으로 회전시켜 올려 드린다.  지금까지 저의 칼럼 중에서 가장 큰 사이즈로 올려 드리는 사진이 될 것이다. 

 

이 사진에 박힌 광자와 전파가 출발한 21억년 전에는 지구에선 무슨 일이 있었는지 궁금해서 찾아 보았더니 아무 일도 없었다”.  21억년전 지구는 <선캄브리아대 (Precambrian Period)> 로서 대륙도 지금과는 많이 달랐고 생명체도 없으며, 아주 단순한 몇 종의 박테리아만 있었다고 한다.  지구상에 초기 다세포 생물이란 것이 출현한 때는 5 8천만년 전이라나.

 

(2) 거대함에서 느껴지는 장엄함  

 

6 Surprise 1 Hubble+VLA.PNG  

<Hercules A 은하. 허블망원경 가시광선 사진과 VLA 전파 망원경 사진을 조합한 것.

 그림 NASA> 

 

위 사진은 <허블망원경> 에 장착된 Widfe Field Camera 3 으로 가시광선을 통해 찍은 사진과, 미국 New Mexico 주에 있는 전파망원경 <VLA> 전파로 잡은 사진을 같이 조합해서 만든 것이다.  VLA <Karl G. Jansky Very Large Array of Radio Telescope - VLA> 의 약자.  이 사진은 2012 12 5일에 APOD 에 발표 되었는데 APOD Astronomy Pictures Of the Day 로서 NASA Michigan Technolgical University 가 공동운영하는 웹사이트이다.  참고로 VLA 모습 올려드린다.  이미 많이 보셨던 사진일 것이다.  여기엔 27개의 접시 안테나가 설치되어 있다고.

 

6 Surprise 2 VLA Radio Telescopes.PNG  

<미국 New Mexico 주에 있는 전파망원경 VLA>

 

왜소은하 (Dwarf Galaxy) 를 제외하고는 거의 대부분 은하 중심에는 블랙홀이 자리잡고 있다.  우리은하도 마찬가지이다. 그러나 은하를 보았을 때 이 블랙홀이 항상 관측되는 것은 아니고 블랙홀 주변에 어떤 큰 별이나 은하 등 다른 천체와 상호 작용 하던가, 그 구성물질들이 블랙홀로 빨려 들어가거나 블랙홀 중심에서 Jet 가 분출되어야지만 비로소 그 존재가 파악된다.  블랙홀만 외로이 혼자 있으면서 나 잡아봐라해 보아야 지구에서 그 존재를 알 수는 없다.

 

<Hercules A 은하> Hercules (헤라클레스 자리) 에서 보이는 은하이며 <3C 348> 이란 명칭으로도 불린다.  사실 Hercules A 도 가시광선으로만 보면 그저 평범한 타원은하에 불과하다.

이 은하는 Hercules 자리에서 가장 밝은 은하이므로 예전부터 그 존재가 잘 알려져 있었다. 더욱이 강력한 전파가 감지되어 이 은하 어딘가에 강력한 전파원이 있을 것으로 추정되어 왔다.

 

Hercules A 은하의 질량은 우리은하 질량보다 1,000배나 더 크다고 계산된다.  우리가 살고 있는 우리은하를 조그만 단독주택이라 한다면 이 타원은하는 경복궁 정도 될 것 같다. 아래 사진은 이 은하를 가시광선을 써서 허블망원경으로 찍은 사진이다.

 

6 Surprise 3 Hubble Optical Image.PNG  

<가시광선을 이용해 허블망원경으로 찍은 Hercules A 은하. 그림 heritage.stsci.edu>

 

Hercules A 의 질량 및 크기도 놀랍지만, 더욱 신비스러운 것은 전파 망원경으로 관측했을 때의 장엄함이다.  아래 VLA 사진을 보시면 가시광선 사진과는 전혀 다른 모습에 놀라게 된다. 평범한 외모 뒤에 숨어 있는 거대한 정신세계를 표현한 것처럼 보인다.  그러나 그 중심부에 위치한 블랙홀 크기를 보면 또 한번 놀라게 되는데,  그 질량이 자그마치 우리 태양질량의 25억배나 된다고.  1 억이란 단위도 큰 것 같은데,  25억배라면 감이 잘 오지 않는 숫자이다.  우리 은하 중심 블랙홀 잘량과 비교하면 1,000 배 정도된다.  

 

Hercules A 은하의 중심에 있는 블랙홀 질량을 계산할 수 있는 이유는 위에 말씀드린대로 그 블랙홀 중심에서 분출되는 Jet 때문이다.  아래 VLA 사진에서 보시면 조그만 점으로 표시된 전파원을 중심으로 두개의 Plasma Jet  가 서로 반대방향으로 뿜어져 나오고 있다.  Jet 의 한쪽 방향 거리는 75억 광년이므로 두개 Jet 길이는 무려 150 만 광년이다.  우리 은하 지름이 약 12만 광년이라 하므로 우리은하를 12개 일렬로 세워 놓은 길이이다.  아래 사진은 전파를 사용해서 VLA 로 찍은 사진이다.

 

6 Surprise 4 VLA Radio Image.PNG  

<전파를 이용해 VLA 로 찍은 Hercules A 은하. 그림 heritage.stsci.edu>

 

위 두 사진이 같은 사이즈로 같은 위치를 찍은 사진이라고는 믿기지 않을 정도로 서로 다르다.

그러나 맨 처음 올려드린 사진은 위의 두 사진을 조합한 것으로, 두 사진이 조합되면 첫번째 사진이 될 것으로 짐작은 된다. 

 

Hercules A 은하 블랙홀의 Jet 에서 나오는 전파의 강도는 우리 태양이 내뿜는 전파보다 10억배나 강력하며 여러 아원자입자 (Subatomic Particles),  X 선 및 자기장이 광속에 가까운 속도로 분출된다.  그러면 이 물질들은 도대체 어디에서 블랙홀로 빨려 들어간 물질들일까 ? 허블망원경의 가시광선 사진을 자세히 보시면 타원형으로 생긴 또 다른 동반은하가 Hercules A 은하 옆에 있는 것이 보인다. 실제로는 몇 개의 다른 타원은하와 나선은하도 있다고 하는데, Hercules A 은하와 이 동반은하들이  충돌하고 있으며 이들이 충돌하면서 각종 전파들이 발생된다.  한편 Hercules A 은하 중심부 불랙홀로 충돌하는 은하들 물질들이 빨려 들어가면서 Plasma Jet 가 분출된다는 설명이다.

 

Jet 가 분출되는 은하중에서 Virgo (처녀자리) Coma Berenices (머리털 자리) 경계선에 있는 M87 은 잘 아실 것이다.  이 은하가 Jet 로 유명하긴 해도 그 Jet 의 길이는 5,000 광년에 불과하다.  Hercules A 은하의 Jet 길이는 150 만 광년이므로 300 배 더 길다. 유명한 M87 이 갑자기 왜소해 보이지만 그렇더라도 우리에게 친숙한 M87 얼굴은 보고 지나가야겠다.

 

6 Surprise 5 M87 jet.PNG  

<M87 에서 분출되는 Gas Jet. 길이는 5,000 광년>

 

(3) 뛰는 놈, 나는 놈, 전용 제트기 탄 놈

 

그러면 전 우주에서 Hercules A 은하에서 나오는 전파의 강도가 가장 강력할까 ? 그러나 우주는 넓고, 센 놈들은 많으며, 멀리 있으면 지구까지 오는데 힘도 빠질 것이다.  아래에 소개드리는 그림은 전 우주에서 강력한 전파를 내뿜는 대표적인 은하들을 전파의 강도에 따라 원형 크기를 달리해서 표시한 것이다.  지구에 도달하는 전파의 강도로만 본다면 결코 Hercules A 가 순위에 들지는 못함을 알 수 있다.  아마도 Hercules A 의 전파가 21억년이나 우주를 통과하면서 힘이 빠져서 그럴 것이다.

 

한편,  그림에서 <3C 273>은 1963년에 사상 최초로 발견된 Quasar 라는 명예를 갖고있다. Quasar 란 발견 당시 잘 모르던 천체에 붙였던 명침이므로 그 정의가 명확하지는 않다.  강력한 에너지와 전파를 발산하면서 먼 거리에 있는 천체를 말하는데, 그 중심에는 대부분 블랙홀이 있다.  Hercules A 은하를 비롯해서 아래에 보여드리는 천체들 모두 강력한 전파를 발산하면서 우리 은하 밖의 먼 거리에 있으므로 모두 Quasar 라고 할 수 있다.    

 

지구에 도달하는 전파의 강도는 전 우주에서 <Cygnus A 은하 (3C 405) > 가 가장 강력하다.  참고로 Cygnus A Cygnus X-1 은 서로 다른 천체이다.  Cygnus X-1 에 대해선 Serial No 10 을 보십시오.  우주지도 위에 표시된 각 은하들 사진 올려 드리면서 마무리 드린다.  

 

6 Surprise 6 전파발산 주요은하 지도.PNG  

<강력한 전파를 내뿜는 대표적 은하들. 지구에서 측정된 강도 기준.

  그림 hera.ph1.uni-koeln.de> 

 

6 Surprise 7 Cygnus A.jpg  

<Cygnus A (3C 405) 백조 자리>

 

6 Surprise 8 Fornax A.PNG  

<Fornax A (NGC 1316) 화로 자리 >

 

6 Surprise 9 3C273.PNG  

<3C 273 – Virgo (처녀 자리)>

 

6 Surprise 10 Pictor A.jpg  

<Pictor A – 화가자리>

 

6 Surprise 11 Centaurus A.PNG  

<Centaurus A – NGC 5128 – 센타우루스 자리>

 

6 Surprise 12 Hydra A.jpg  

<Hydra A - 바다뱀 자리>

 

6 Surprise 13 BL Lacerta.gif  

<BL Lacerta - 도마뱀 자리>

 

 

IV. Coffee Break  

잃어버린 별자리를 찾아서 (6 )

  Quadrans Muralis – 벽걸이 사분의 자리

 

(1) 6개월 동안 얼마나 왔나 ?

 

지금의 별자리가 만들어진 기원을 시작으로 해서 잃어버린 별자리 연재를 시작한 것이 금년 1월이었으니 벌써 6개월째 같은 소재로 칼럼을 쓰고 있다. 비록 매회 별자리 내용들은 바뀔지라도

많은 분들께서 지루함을 느끼시리라 생각된다.  이럴 때 지난 6개월 동안 얼마나 달려 왔는지 잠시 뒤돌아 보고 앞으로 얼마나 더 가야 하는지 알아보면 좀 힘이 날 것 같다.

 

역사상 존재했으나 지금은 사용되지 않는 별자리 개수는 이름으로만 구분해서 중복되는 것들 모두 포함하면 대략 50~54 개 정도 되며, 중요한 것들만 선정해도 39~40개 정도 된다.  한편 지난호까지 알아본 별자리들은 모두 11개이며 이번호에서 살펴볼 1개 포함해도 고작 12개 밖에 되지 않으므로 중요한 별자리 39~40개의 1/3 정도만 알아본 셈이다. 한참 온 것 같은데 앞으로 갈 길이 먼 것 같아 힘이 더 빠지실지도 모르겠다.

 

지금 돌아가는 세상이치를 제대로 파악하려면 지난 역사를 알아야 하는 것처럼, 비록 지금 사용되지 않는 별자리지만 오늘의 밤하늘을 제대로 보기 위한 기초라고 생각해주시면 저로서는 무한히 기쁠 일이다. 기왕에 이 소재를 시작한 김에 중요한 별자리들 대부분 섭렵할 때까지 앞으로 몇 회 더 연재하려 하므로 지속적 관심 부탁 드린다.  이번에는 좀 더 가벼운 기분으로 일견하시도록 <Coffee Break> 로 내용을 이전하고 별자리도 하나만 싣는다.

 

(2) Mural Quadrant 단어의 뜻

 

위의 <Quadrans Muralis> 는 라틴어이며 영어로 쓰면 <The Mural Quadrant> 가 된다.  라틴어는 그렇더라도 영어 단어도 자주 쓰는 단어가 아니라 좀 생소하므로 간단히 뜻을 설명 드리고 시작하겠다.

 

“Mural” 은 명사로 쓰면 벽 (Wall)에 그린 그림인 벽화를 의미한다. 특히 유럽의 성에서 많이 볼 수 있는 프레스코 (Fresco) 벽화의 의미로 사용되며 좀 더 상세히 표현해서 “Fresco Mural” 이라고도 쓴다.  형용사로 사용될 땐 단순히 벽면의, 벽걸이 모양의란 의미이며 “Mural Painting” 이라 쓰면 벽화가 된다.

 

“Quadrant” 는 수학에서 사용되는 x , y 축으로 구분된 “4분면이 원래 뜻이며, 평면을 90° 각도로 4개로 나눈 것, 또는 원을 같은 방식으로 4개로 나눈 것도 Quadrant 라 부른다.  나중에는 90° 각도로 나누어진 도구도 Quadrant 라 부르게 되었는데, 여기서는 이런 모양의 천문학이나 항해술에서 사용되는 도구를 말한다. 

 

따라서 <Mural Quadrant> 라 하면  <벽걸이 모양으로 된, 90° 각도로 나누어진 천문도구> 라는 의미가 된다.  일상에선 잘 쓰지 않는 한자어로 쓴다면 <사분의 (四分儀)> 가 될 것이다.

한자 < ()>는 일상 용어로는 의식 (儀式)을 치루다등에 사용되며 법규, 예식 등을 뜻하지만,  과학기술용어로는 기구, 도구를 말한다.  우리나라 천문기구 중에  간의 (簡儀)”  혼천의 (渾天儀)” 등은 잘 아실 것이다.

 

(3) 사분의, 육분의, 팔분의는 어떻게 생긴 물건인고   

 

한편 현존하는 별자리 이름에 <육분의 자리> <팔분의 자리> 가 있다. 여기서의 육분의”,  팔분의라는 말은 사분의에 적용되는 의미인 어떤 각도로 된 도구라는 뜻이며, 별의 고도를 재는 데 사용되었다. 각 도구의 용어를 정리해 보면 아래와 같다. 저는 이 칼럼 쓰면서 이번에야 이 물건들 사진을 자세히 보게 되었다.  견물생심이라고 하나 갖고 싶어진다.  세가지 도구들 사진 같이 보시지요.  . 

 

     도 구    별자리 이름     라틴어        영 어      도구모양 각도 

    -----------------------------------------------------------------------------------

    사분의    사분의 자리    Quadrans     Quadrant    90° ( 4 / 360 ° ) 

    육분의    육분의 자리    Sextans       Sextant      60° ( 6 / 360 ° )

    팔분의    팔분의 자리    Octans        Octant       45° ( 8 / 360 ° )

    -----------------------------------------------------------------------------------

 

6 Coffee 1 Ptolemy 사분의.PNG  

<휴대용 사분의 보고 있는 Ptolemy (AD 90~168).  1564년 그림>

 

6 Coffee 2 중세사분의.PNG              6 Coffee 3 사분의 사용법.PNG

<중세시대 휴대용 사분의. 그림 aip.org>              <사분의 사용법>

 

6 Coffee 4 Bird 사분의.PNG  

<18세기 영국 John Bird 가 개발한 벽걸이 사분의 – Mural Quadrant.

 옆의 계단으로 크기가 짐작된다>   

 

6 Coffee 5 Hevelius 육분의.PNG  

<육분의로 관측하는 Johann Hevelius (1611~1687). 그 옆은 그의 부인>

 

6 Coffee 6 근대 휴대용 육분의.jpg               6 Coffee 7 휴대용 육분의 보는 사진.PNG

<근대의 휴대용 육분의 stanleylondon.com>             <휴대용 육분의 사용법. dictionary.reference.com>

 

6 Coffee 8 팔분의.PNG  

<휴대용 팔분의. stanleylondon.com>

 

(4) 밤하늘에 같은 용도 천문기구가 세 개씩이나 있던 시절

 

우리말로 <벽걸이 사분의 자리> <Quadrans Muralis> 프랑스 천문학자인 Jérôme Lalande (제홈므 랄랑드. 1732~1807) 가 창안했다고 알려진 별자리이다.  이 분은 Serial No 14 Felis (고양이자리)에서 처음 소개 드린 기억이 있다. 이 분 전체 이름은 Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande 이다.  Quadrans Muralis 모양은 위의 그림에서 John Bird 가 개발한 벽걸이 사분의로

생각하시면 된다.

 

한편, 위에서 이미 언급 드린대로 <육분의 자리> <팔분의 자리> Lalande <벽걸이 사분의 자리> 를 새로 만들어 낼 때도 이미 존재하고 있었다. 육분의 자리인 Sextans  1690 Johannes Hevelius Uranographia 에 새로 등재한 7개 별자리중 하나이고, 팔분의 자리인 Octans 1756 Nicolas Louis de Lacaille 14개의 새로운 남반구 별자리를 소개할 때 포함된 것이다.

 

그런데 그 후 39년이나 지난 1795, 프랑스의 Jean Fortin 이 저술한 <Atlas Céleste> 의 수정판이 나올 때 Lalande Pierre Méchain (1774~1804) 두 명이 편집인으로 일했다.  Méchain Messier 와 같이 일한 것으로 유명하다. 이 책 수정판에 실려있는 <Le Mural> 별자리는  Lalande 가 새로 제안한 것이라고 알려져 있다.  Le Mural 은 말 그대로 벽걸이라는 뜻이다.  아래 그림은 이 책에 실린 Le Mural 이다.

 

6 Coffee 9 Le Mural Jean Fortin.PNG  

<1795 Jean Fortin Atlas Céleste 에 실린 Le Mural. 그림 ianridpath.com>

 

1801Johann Bode Uranographia  를 출간할 때 이 별자리는 Quadrans Muralis 라는 라틴어로 바뀌었고, 별자리를 구성하는 별들도 조금 축소해서 주변의 다른 별자리와 중첩되지 않도록 조정되었다. 하여간 Quadrans Muralis Lalande 자신이 벽걸이 사분의를 사용해 관측한 것을 기념해서 별자리를 만들었고 Bode 1801Uranographia 를 출간할 때 Lalande 의 제안을 받아들여 그의 책에 등재했다는 기록이 있다. 

 

6 Coffee 10 Bode 1801.PNG  

<Bode Uranographia  에 실린 Quadrans Muralis.  그림 digitalgallery.nypl.org>

 

Uranographia 이후에도 이 별자리는 유럽의 각종 성도에서 계속 살아 남았으나 1928년 결국 삭제되었다. 남반구에 이미 1756년에 만들어진 Octans (팔분의 자리) 가 있고, 북반구에도 1690 년 등재된 Sextans (육분의 자리) 가 있으므로 같은 용도의 천문기구를 밤하늘에 세 개씩이나 둘 수는 없었을 것이다.  어차피 따라하기 별자리였므로 자리를 양보하는 건 당연했을지도 모르겠다.

아래에 1822 Jamieson 의 성도 한 장 더 올려 드린다.  Boötes (목동자리) 머리 위에

Quadrans Muralis 가 보인다.

 

6 Coffee 11 Alexander 1822.PNG  

<Alexander Jamieson 의 성도 (1822). 그림 etsy.com>

 

 

V. Journey to Deep Sky

  별 이름 사전 (4 )

  그리이스어, 라틴어가 어원인 별

 

별자리 이름들 대부분이 그리이스어나 라틴어가 어원이다. 여기서는 별자리이름이 아니고

이름만 알아보는 칼럼이므로 별자리 이름은 제외했다. 

 

한편 라틴어 별 이름인 경우에 그 라틴어의 어원을 찾아 올라가면 대부분 그리이스어가 되므로 어원을 그리이스어와 라틴어로 구분하는 것은 큰 의미는 없다.  여기서는 많은 자료에서 라틴어라고 인정되는 경우에만 라틴어 어원으로 분류했으나 자료에 따라 그리이스어 어원으로도 설명되므로 혼선 없으시기 바란다.  참고로 별 이름은 아니지만 참고로 몇 가지 유명한 산개성단 이름도 같이 넣었다.

 

(1) 그리이스어가 어원인 별 9  

 

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    별 이름      1. 위치

                 2. 영문 의미 / 우리말 의미

                 3. 참조사항    

   --------------------------------------------------------------------------------------------

 

1) Alcyone     1. Taurus 에타별 (Pleiades 성단의 가장 밝은 별).  

              2. 사람이름 / 그리이스 신화에서 7 Pleiades 자매 중 4번째 딸.

              3. 4중성계.  Serial No 11 14 참조.

 

2) Antares     1. Scorpius 알파별

              2. Anti-Mars / 화성의 호적수 (好敵手)

                Antares 가 붉은 색 별이므로 화성의 붉은색 이미지에 상대되는 별

              3. 아랍어가 어원이란 가설도 있음.

                아랍에는 Mu’allaqat 라는 서서시가 있으며, 여기에 나오는 전쟁영웅

                이름이 Antar 이고, Anatres 는 이 영웅 이름을 딴 것이라 함.

                Serial No 11 14 참조.

 

3) Canopus   1. Carina 알파별

             2. Helmsman 또는 Ship’s Pilot / 조타수, 키잡이

             3. Argo Navis (아르고 호 자리) 에서 제일 밝은 별을 Argo Navis 호를 항해하는

               조타수라고 부름.

               Argo Navis 에 대해선 Serial No 13 참조

 

4) Castor     1. Gemini 알파별

             2. 사람 이름

             3. 그리이스 신화에서 Aetoliana 의 왕인 Thestius 의 딸인 Leda Zeus 와의

                사이에서 남자 쌍둥이를 낳았는데, 그 이름이 Castor Pollux 였음.  

 

5) Pollux     1. Gemini 베타별

             2. 사람 이름

             3. 위의 Castor 참조

 

6) Hyades    1. Taurus 에 있는 산개성단

             2. 자매들 이름 / Hyades 5명 자매

             3. 그리이스 신화에서 Atlas Pleione 와 사이에서 Pleiades 7 자매를 낳았고,

               또 다른 부인 Aetha 사이에서 아들 Hyas 와 딸 5명을 낳았는데, 특히 딸 5명을

               Hyades 5 자매 요정 (Nymphs) 이라 부름. 

               따라서 Pleiades 7 자매와는 이복형제들임.

               이들의 오빠 Hyas 가 죽자 눈물을 흘리며 너무 슬퍼해서 비를 부르는 요정들

               이라고 불림.

 

7) Pleiades    1. Taurus 에 있는 산개성단

             2. 자매들 이름 / Pleiades 7 명 자매

             3. Serial No 11 14 참조

 

8) Procyon    1. Canis Minor 알파별

             2. Before the Dog / Canis Major Sirus 에 앞서는 별

             3. 대부분 북반구 지역에서 Procyon 이 먼저 뜨고 Sirus 가 뒤따라 뜨기 때문에

               이런 이름이 붙었음. 

 

9) Sirius     1. Canis Major 알파별

            2. Glowing, Scorching / 밝게 빛나는 것. 붉게 타는 것.

 

(2) 라틴어가 어원인 별 7  

 

1) Bellatrix    1. Orion 에타별    

             2. Warrioress, Female Warrior / 여자 전사

 

2) Capella    1. Auriga 알파별

             2. Female Goat / 암놈 염소

             3. 마차부가 끌고 다니던 염소라는 뜻

 

3) Cor Caroli    1. Canes Venatici 알파별

               2. The Heart of Charles / 찰스왕의 심장

               3. 여기서 찰스왕은 영국 왕인데, Charles I 인지 Charles II 인지에 대해서는

                  논란이 있음. 

                  Charles I   : 1600 ~ 1649

                  Charles II   : 1630 ~ 1685

 

4) Polaris      1. Ursa Major 알파별

              2. Pole Star / 극에 있는 별

              3. 로마가 북반구에 있었으므로 극성이 북극성의 뜻이 됨

 

5) Porrima    1. Virgo 감마별

             2. 신의 이름

             3. 로마신화에서 Camenae 라는 신은 출산, 예언 등을 담당하는 신이었음.

                이 신은 여러 명이 있었는데, 그 중의 한 명 이름임.

 

6) Praesepe   1. Cancer 산개성단

             2. Manger / 구유, 여물통

 

7) Spica      1. Virgo 알파별

             2. Ear of Wheat / (곡식) 의 이삭

             3. Virgo (처녀) 가 들고 있는 밀의 이삭을 말함

 

지금까지 4개월에 걸쳐 별 이름들의 어원을 알아 보았다.  알아본 별들의 숫자를 세어보면

아래와 같다.

 

    아랍어 어원   :   AL 이 들어가는 것 45,

                      기타 아랍어 49 

  페르시아 어원   :  3

  그리이스어 어원 :  9

  라틴어 어원     :  7    합계 113

 

지난호에서 말씀 드린 것처럼 어떤 책에는 254개 별 이름들이 소개되어 있으나 일부 누락된 것들을 감안하면 260~270 개 정도라고 생각된다.  4 회에 걸친 본 칼럼에서 113 개를 살펴보았으므로 모든 별 이름들 중 약 반 정도가 된다.  사전적 설명이 되어 지루한 감이 있으므로 연재는 일단 여기에서 마치고 다음에 적당한 기회 보아서 나머지 약 150 개도 알아보겠다. 

그 동안 별 이름 칼럼에 대한 많은 관심 대단히 감사합니다. 

 

 

VI. Moon River Wider Than a Mile 

 달의 Trojans – Kordylewski 구름

 

(1) Kordylewski 구름의 정체  

 

어찌하다보니 이번호는 Trojan 소행성과 Lagrangian Points 로 시작해서 결국 이 소재로 마무리하게 되었다.  동일한 소재가 반복되어 지루하셨겠으나 Lagrangian Points 알아보는 김에 이와 관련된 것들을 모두 섭렵한다고 생각하시고 양해 부탁 드립니다. 

 

Kordylewski 구름은 영어로 <Kordylewski Cloud> 이라 쓰며 우리말로는 코딜레프스키 구름  될 것이다. 여기서는 “Kordylewski 구름으로 표기하겠다.  여기서 구름은 지구 하늘에서 보이는 구름이 아니라 행성간 먼지이며 지난호 Serial No 17 Gegenschein 칼럼에서 언급 드렸던 Interplanetary Dust Particles 를 말한다.  Zodiacal Light (황도광) 이나 Gegenschein (게겐샤인, Counterglow) 처럼 “Light 또는 Glow” 라고 표현하지 않고 “Cloud” 라고 쓰는 이유는 너무 희미해서 거의 보이지 않기 때문이다.  Kordylewski 구름의 위치를 그림으로 그려 보았다.

 

6 Moon 1 Kordylewski Cloud 원리 그림.png  

<Kordylewski 구름의 위치.  L4 L5>

 

위 그림에서 보시듯이 Kordylewski 구름은 달의 지구 공전궤도 위의 특정한 두 지점에 집중 분포하는 먼지 구름을 말한다. 특정한 두 지점이란 Trojan Points 로서 지구에서 달 방향으로 좌우 각각 60 ° 위치 방향이다.  달이 지구를 공전함에 따라 이 두 먼지 구름도 각각 60 ° 각도를 두고 달과 같이 지구를 공전한다.  앞에서 이미 설명 드렸으나, 지구에서 볼 때 달의 공전궤도 상 왼쪽 60 ° 위치를 L4,  오른쪽 60 ° 위치를 L5라고 부른다.

 

Gegenschein Kordylewski 구름과 관련은 없으나 맨 아래에 올려 드리는 J. Wesley Simpson 의 관측결과와 같이 참고하시라고 그려 넣은 것이다.  지난호 Serial No 17 에 게재한 그림을 90° 오른쪽으로 회전하고 지구-달 부분을 확대한 것이라 생각하시면 될 듯하다.  다만 Gegenschein 은 주로 화성과 목성 사이 공간의 먼지 띠에서 산란되는 빛인데 반해서, Kordylewski 구름은 빛이 아니고 실제의 먼지 집단임에 유념하시기 바란다.  물론 Kordylewski 구름도 태양 빛에 의해 우리 눈에 보인다는 사실은 마찬가지이다.

 

(2) 진짜로 있는 건지 없는 건지

 

이 먼지구름의 존재는 1956 Poland 천문학자 Kazimierz Kordylewski  (1903~1981) 의 보고로 알려졌다.  1960년대 들어 이 먼지구름을 찾기 위한 시도들이 있었으나 확실한 증거가 제시되지는 못했다. 다만 아래에 설명 드리는 J. Wesley Simpson 이란 천문학자의 1966년 관측결과가 그나마 가장 신뢰할 만하다.  한편 1990년 일본의 달 탐사 인공위성인 Hiten Spacecraft L4, L5 두 지점을 지나갔는데 이곳에서 특기할 만한 먼지구름을 발견하지는 못했다.  이 구름의 존재를 처음 발견했다는 Kazimierz Kordylewski 사진을 아래에 올려 드린다.  젊은 시절엔 힘깨나 썼을 것 같다.

 

6 Moon 2 Kordylewski 초상.PNG  

<Kazimierz Kordylewski  (1964) 사진 wfs.be.schule.de>

 

사실 아직까지도 이 먼지구름의 실존여부는 논란거리이다. 먼지구름이 Kordylewski 가 관측했을 당시에만 일시적으로 그곳에 모여있을 수도 있기 때문이다.  이유는 달의 질량이 그리 크지 않으므로 L4, L5 위치에 먼지구름을 잡아두는 힘이 미약할뿐더러 수성 및 금성 등 내행성들의 섭동 (Perturbations) 때문에 그 위치가 그리 안정적이지 못하기 때문이다. 

 

섭동이란 어려운 한자어가 나와서 잠시 설명 드리고 지나가겠다. 섭동은 한자로 攝動이라 쓴다.  글자는 설명이 필요치 않으나 자는 일상생활에서 잘 사용되지 않으므로 저도 낮설다.  혹시 섭생 (攝生)” 이란 단어는 들어보셨는지 모르겠다.  예를 들면 그 어르신께선 요즘 당뇨 때문에 식이요법으로 섭생 중이시다등의 용어로 사용된다.  섭생이란 병에 걸리지 않도록 건강관리에 신경 쓴다라는 뜻이다.  여기서 자는 “(건강을) 다스리다라는 의미이다.  다스리다라는 의미에서 거느리다”, “잡다”, “끌어 당기다등의 뜻도 파생되었다. 

 

섭동에서의 자의 구체적인 뜻은 끌어 당기다가 적당하다.  자는 움직임의 뜻이니, “섭동 (攝動) 이라고 쓰면 움직이는 것을 끌어 당기다의 의미가 될 것이다.  그러면 어떤 움직임을 끌어 당기는 것일까 ? 또한 끌어 당긴다는 의미는 천문학에서 어떤 의미인가 ?  섭동에서의 움직임이란 행성의 공전를 의미하며, 끌어당긴다는 뜻은 인력을 말한다. 풀어쓰면 <인력 (중력)이 공전궤도를 끌어당긴다> 라는 뜻이 된다.  이제는 어느 정도 섭동의 의미가 감이 잡히셨을 것이다.  참고로 영어 Perturbation 혼란시킴의미이다.  공전궤도 상 약간의 혼란이란 의미일 것이다. 

 

섭동의 정의는 어떤 행성의 공전궤도가 주변의 다른 행성의 인력 (중력) 의 영향으로 본래의 타원궤도에서 벗어나 일부 변화가 생기는 현상을 말한다.  태양계뿐만 아니라 우주의 대부분 행성은 주성 () 과 해당 행성만 고려하면 행성의 공전궤도가 정확한 타원이 되지만, 같은 계 ( System) 내부의 다른 행성의 인력 영향도 받으므로 타원궤도에 약간 변형이 생기게 된다.  한편 어떤 혜성이 쌍곡선 궤도로 운동하다가 태양 곁을 지나면서 태양의 인력으로 타원궤도로 바뀌는 현상도 섭동이라 부른다. 

 

위에서 L4 L5의 위치가 섭동 때문에 안정적이지 못하다는 뜻은 수성, 금성 등의 인력이 달의 지구 공전 궤도에 영향을 미쳐서 달의 지구와의 상대적 위치에 따라 L4 L5의 위치가 약간씩 변한다는 의미이다.  이렇게 되면 Kordylewski 구름이 생기는 위치도 같이 조금씩 변동이 생기게 되므로 먼지 구름이 한 지역에 집중되지 못해서 관측되기 어려워질 것이다.

 

(3) 비행기 천문대 관측보고서 

 

1960~1970년대에는 비행기에 망원경을 싣고 지상 12~14km 상공으로 올라가 하늘을 관측하는 방법이 시도되었다. 우주 망원경의 시초인 셈이다. 미국의 Lockheed Missles & Space 회사는 1960년대 Locksley Observatory (록슬리 천문대) 라는 이름의 비행기를 운영했고, NASA 1974~1995년 기간 동안 Kuiper Airborne Observatory  (카이퍼 공중 천문대. KAO) 라는 비행기로 지상 14 km 상공에서 우주를 관측했다.  아래 그림은 이 비행기와 여기 실린 망원경이다.

 

6 Moon 3 Kordylewski KAO 비행기.PNG                  6 Moon 4 Kordylewski KAO 탑재 망원경.PNG

<Kuiper Airborne Observatory  (KAO) 비행기>                <KAO 에 탑재된 36” Cassegrain 망원경>  

 

아래 그림은 1966년 미국의 J. Wesley Simpson 이란 천문학자가 지상 12 km 상공 Locksley Observatory 비행기에서 Kordylewski 구름을 관측한 결과를 일반성도에 표시한 것이다. 그림 중간부분 두 곳 격자무늬부분은 Gegenschein 을 표시한 것이므로 혼동하지 마시기 바란다.  Kordylewski 구름은 주변에 곰팡이처럼 보이는 좀 더 작은 빗금무늬표시이다.  글자들을 자세히 보시면 L4, L5 등의 위치와 관측한 날짜가 적혀있다. 관측한 년도는 1966년인데, Kordylewski 구름이 너무 희미하고 또한 당시 카메라가 그리 발달하지 못해서 사진으로 남기지 못한 것으로 추측된다.

 

6 Moon 5 Kordylewski 관측기록 wfs.be.schule.de.PNG  

<1966 J. Wesley Simpson 이 기록한 Kordylewski 구름과 Gegenschein.  사진 wfs.be.schule.de>

 

(4) 비행기 타면 Kordylewski 구름 좀 찾아볼까 ?

 

저는 태평양을 건너는 여객기를 개인사정으로 그나마 자주 타는 편인데, 남들은 대부분 통로쪽 좌석을 선호하지만 저는 창가 좌석을 미리 예약해 놓는다. 비행기 출발은 서양의 섬머타임 (Daylight Savings) 에 맞추어 여름에는 오후 6 30, 겨울에는 오후 5 30분이다.  저녁 먹고 한 시간 정도 지나면 실내등이 모두 꺼지는데 이 때부터 비행기 창문 열고 밤하늘 별들 찾아보는 것이 비행기 타는 낙 () 이다. 

 

장거리 여객기 고도는 보통 10~11 km 정도된다. Locksley 천문대나 Kuiper 공중 천문대 고도는 12~14 km 되었다 하므로 그리 큰 차이는 아니다. 비행기 창문이 그리 투명하지 않아 방해가 되지만 실내가 어느 정도 깜깜하므로 큰 문제는 아니다.  만일 주변 좌석에서 잡광이 나온다면 신문이나 잡지를 찢어 쌍안경 경통처럼 만든 다음 창문에 밀착시키면 밤하늘이 훨씬 더 잘 보이고 구름 위에 빛나는 찬란한 별빛을 감상할 수 있다.  말 그대로 구름 위의 산책” …. 태평양을 거의 건널 때쯤이면 아침이 오는데, 시시각각으로 바뀌며 형언할 수 없이 아름다운 구름 빛깔도 장관이다.

 

승무원이나 옆자리 승객이 뭘 보시냐고 물을 때도 있고, 가끔 이게 뭐 하는 짓인지 스스로 우스울 때도 있으나 신경 쓸 일 아니다.  다 제 멋으로 사는 것이니까.  다음 번 비행기 탈 때는 저도 Kordylewski 구름이란 것 좀 찾아 보아야겠다.  헌데 제가 정말 그걸 찾아 성도에 표시한 것을 발표할 경우에 과연 한 사람이라도 믿어줄지는 의문이지만. 

 

                                                                                                             Astro News  <>

 

 

 

Atachment
첨부 '51'
?
  • ?
    원치복 지부장 2013.05.24 08:16 (*.126.12.135)

    Lagrangian Points에 대한 좋은 내용 감사합니다.

  • ?
    유태엽 2013.05.24 12:00 (*.53.87.231)

    원치복 지부장님 


    항상 아침 일찍 제일 먼저 보아 주시니 감사할 따름입니다.  

  • profile
    인천/김주영 2013.05.24 13:22 (*.32.103.92)

    Hilda 소행성이 목성보다 빨리 공전하는건가요? 늦게 공전하는건가요?

    2/3 이면 더 빠른거 같은데..

  • ?
    유태엽 2013.05.24 18:43 (*.53.87.231)

    김주영 님 


    2/3  이니 공전주기가 목성 보다 빠른 게 맞네요. (목성 약 11.8년, Hildas 약 7.9년)  

    오류 지적해 주셔서 대단히 감사합니다. 

    간단한 추가사항과 함께 본문 수정했습니다. 


    오류 지적에 대한 감사표시로 7월쯤 조그만 선물하나 보내드리겠습니다. 

    앞으로도 오류사항 많이 지적해 주십시오.  

    많은 관심 항상 감사 드립니다.          

       

  • profile
    인천/김주영 2013.05.25 12:57 (*.32.103.92)

    뭐 선물까지야..

    기대하겠습니다.. 

  • ?
    유태엽 2013.05.26 17:12 (*.53.87.231)

    김주영님

     

    원치복 서울지부장님께서 김주영님 댓글과 저의 회신을 보시고 제게 이메일로

    공전주기와 공전속도는 별개의 문제라는 설명을 보내주셨습니다. 

    이를 토대로 Hilda 의 공전속도를 구해보고본문을 추가 수정해 놓았습니다.

    참고하시기 바랍니다.

    많은 관심 다시 한번 감사 드립니다.

     

  • profile
    인천/김주영 2013.05.26 18:17 (*.32.103.92)

    공전주기는 거리와 관계가 있죠.


    직접 계산까지 하셔서 저도 꼼꼼히 살펴보았습니다. ^^

  • ?
    조강욱 관측부장 2013.05.31 08:37 (*.94.41.89)


    USB 전해드리러 뵈어야 하는데..

    대여료가 꽤 나올 것 같은데요 ㅎㅎ;;;;


    1. 3C 목록은 모두 퀘이사인줄 알았는데
       3C348이 은하인 것을 보면 다른 규칙이 있나봅니다
       저는 '캠브리지 대학에서 만든 퀘이사 추정 블랙리스트' 정도로 알고 있었거든요 ㅎ

     

    2. 3C348, Heracules A의 분출과 그 크기가 장대하네요
       저는 우선 87의 Jet라도 함 찾아보려고요.. ^^;
       5128도 그냥 빅사이즈 햄버거인줄 알았는데
       알고보니 체조선수들이나 쓸법한 곤봉을 지니고 있군요 ㅎㅎ
       저는 Heracules A의 대칭형 Jet를 보니 자동으로 Herbig Haro 애들이 생각납니다
       언젠간 볼 날이 있으리라 기대합니다..

     

    3. 플레이아데스도 자매, 히아데스도 자매
       밤하늘에 남자 형제들은 없을까요?
       아마도 시커먼 남자애들을 별들과 연관하기는 쉽지 않을 것 같습니다만.. ^^;;;

     

    4. 여성의류 브랜드 중에 Cor Caroli도 있는데 별 이름인 것을 알고 지었을까요?
       생각해보니 Lynx도 Crux도 있네요 ^^;;;

     

    5. 비행기 천문대라.... 정말 멋진 비행기네요
       비가 오든 눈이 오든 아무 상관 없이,, ㅎ;;;
       언젠가는 더 편하게 별 보는 날이 올 것이라 믿습니다....

     

    6. 말씀하신 비행기 타는 낙은
       저도 비행기에서 최고로 치는 즐거움입니다
       다만 저는 야간 비행기 타는 횟수가 너무 적어서 ㅠ_ㅠ
       뿌연 비행기 창문을 볼 때마다 밖에 나가서 좀 닦아주고 싶어요.. ;;;;

     

  • ?
    유태엽 2013.06.03 01:25 (*.53.87.231)

    조강욱 부장님

     

    1) 6 1일 토요일에 연락 주신 마른 하늘에 날벼락 같았던

      <마른 하늘 무지개> 는 조 부장님 말씀대로 <해무리> 였던 것 같습니다.

      이혜경 부지부장님께서 올리신 사진에 정말 <불타는 쌍무지개> 가 보입니다.

      서울 은평구에서도 보셨다니 정말 신기할 따름입니다.

      저는 금요일에 통음한 관계로 그 때 꿈나라에서 헤매고 있었습니다.

      장관을 놓쳐 대단히 안타깝네요 

     

    2) 그렇지 않아도 다음 7월호에는 작년 7월에 올렸던

       <Green Flash>에 연속해서 태양이 지구하늘에 만들어내는 여러 현상에 대해

       순차적으로 써볼까 생각하고 있었습니다.

       절묘하게 조 부장님 말씀과 맞아떨어져 신기합니다.

       이런 걸 <이심전심> 이라 하나 봅니다. ^^

     

    3) 3 C 목록은 제가 그냥 지나쳤는데, 알려 주셔서 감사합니다.

    찾아보니 정확한 목록 명칭은

    <Cambridge Catalogue of Radio Source> 이네요.

    <First> <1C>라하고 순서대로 불러서 <Third> <3C> 라고 하며

    모두 <9C> 까지 있더군요. 덕분에 한 수 배웠습니다.

     

    4) Hercules A 보시고 <Herbig-Haro Objects> 가 생각나신다니

    참 아는 것도 많으십니다.

    역시 <아는 만큼 보인다> 를 항상 강조하시는  <천벌교> 교주님 답습니다.

     

    HH Objects 는 저도 예전에 칼럼 소재로 생각해 본 적이 있어

    당시에 자료를 좀 찾아 놓았었습니다. 

    그런데 HH Objects Jet <가시광선> 으로도 관측되는

    Gas 로 이루어진 <성운> 임에 반해서 Hercules A 같은 Quasar

    <전파> 로만 관측된다는 점이 다른 것 같습니다.

    지금까지 알려진 HH Objects 는 약 400 개 정도 되고 우리은하에만

    15,000 개 정도 있을 것으로 추정된답니다.

     

    5) 참고로 Quasar 는 천체의 형태를 불문하고 <우리은하 밖>

    멀리 있는 천체가 <강력한 전파>를 발산하면 모두 Quasar 라고

    부르는 것으로 알고 있습니다. 

    따라서 그 형태가 은하일수도 있고, 중성자성, 백색왜성, 초신성 잔해,

    마그네타 등 강력한 전파를 발산하면 모두 Quasar 라고 합니다.  

    은하인 경우는 모두 중심부 블랙홀에서 전파가 나옵니다.  

    혹시나 독자분들께서 오해 있으실 것 같아 본문을 조금 더 정확히 수정해 놓았습니다.

     

    6) 밤하늘에 자매들 말고 남자 형제들은 <Castor / Pollux> 밖에

      생각나는 게 없습니다. 또 있는지 천천히 생각해 보아야겠습니다.

     

    그나저나 밤 비행기로는 <야간비행> 매일 타시면서 야간에 비행기

    별로 안탄다 하십니다.  

    거기서 아마도 자주 글 쓰시는 분 3위 안에 드실 것 같은데 

    그리고 여성 의류 브랜드에도 일가견 있으신지 몰랐습니다.

     저도 잘 모르는 브랜드들을 줄줄이 꿰고 계시니 놀랍습니다.

    아마 <예쁜 별> 때문에 여성의류 브랜드에 더 관심 있으신지 모르겠습니다.  

    저야 거무튀튀한 Rogue Planet 들만 거느리고 있으니….

     

    하여간 항상 많은 관심 대단히 감사합니다.

     

  • ?
    이세종 홍보부장 2013.07.15 11:55 (*.70.23.225)
    흠 뱅기에서 별을 볼 수 잇다니
    전 영화만 열심히 본듯

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