허블우주망원경이 11월30일 광시야카메라로 촬영한 성간천체 아틀라스혜성(3I/ATLAS). 미국항공우주국 제공


인류가 발견한 세번째 성간천체인 아틀라스혜성(3I/ATLAS)이 19일 지구에서 가장 가까운 지점을 통과하면서 지구에 작별 인사를 한다. 성간 천체란 말 그대로 태양계 밖에서 날아온 천체를 말한다.
아틀라스 혜성은 2017년 오우무아무아, 2019년 보리소프 혜성에 이어 지난 7월 초 칠레에 있는 미국항공우주국(나사)의 아틀라스(ATLAS=소행성 충돌 최종 경보 시스템) 망원경 바다이야기5만 을 통해 발견됐다. 이 혜성의 명칭 `3I/ATLAS'에서 3은 세 번째로 발견된 것을, I는 성간 천체를, ATLAS는 이 천체를 발견한 망원경의 이름을 뜻한다.
미국항공우주국(나사)에 따르면 아틀라스혜성은 19일 지구에서 2억6900만km 떨어진 거리까지 접근한다. 태양보다 1.8배 먼 거리여서 맨눈으로 관측할 수는 없다. 대신 이탈리 바다이야기꽁머니 아 천문학자가 운영하는 ‘가상 망원경 프로젝트’의 유튜브 채널을 통해 19일 오후 1시(한국시각 기준)부터 지구 근접 통과 장면을 생중계로 구경할 수 있다.
앞서 나사는 지난달 30일 2억8600만km 거리에서 허블우주망원경을 이용해 아틀라스혜성을 관측했다. 지난 7월에 이어 두번째로 광시야 카메라에 포착된 아틀라스혜성은 푸른빛을 띠고 있 야마토연타 었다.
아틀라스혜성은 10월29일 태양과 2억1천만km 거리에서 근일점(태양에서 가장 가까운 지점)을 통과한 이후 태양계를 빠져나가는 과정에 있다. 오는 3월 중순에는 목성을 5300만km 거리에서 통과한다.
성간 천체는 왔던 방향으로 다시 돌아가지 않고 태양계를 그냥 통과해 다시 먼 우주로 가버린다. 태양계 내에 존재하 바다이야기고래 는 대부분의 혜성이나 소행성은 태양 중력에 묶여 타원형의 닫힌 궤도를 그리지만 성간 천체는 태양의 중력에 구속되지 않아 쌍곡선 형태의 열린 궤도를 따른다.



12월19일 지구에서 가장 가까운 지점을 통과할 때의 성간천체 아틀라스혜성 의 위치. The skylive
사이다쿨

태양보다 최대 30억년 오래된 천체 추정

아틀라스혜성에 대해 지금까지 알아낸 것 중 가장 특기할 만한 것은 태양계보다 오래된 천체라는 점이다. 우리 은하에서 상대적으로 더 오래된 영역인 ‘두꺼운 원반’(thick disk)에서 기원한 것으로 보이며, 나이가 76억년 이상일 가능성이 3분의 2라고 추정한다. 태양계보다 30억년 이상 더 오래된 천체일 수 있다는 것이다. 보리소프혜성은 17억년 전, 오우무아무아는 10억년 전의 천체로 추정한다.

가장 멀리서 날아온 만큼 이동 속도도 시속 20만km로 역대 혜성이나 성간 천체 중 가장 빠르다. 태양계까지 오는 동안 여러 별과 행성, 성운을 지나며 중력의 영향을 받아 속도가 높아졌기 때문이다. 태양에 가까워지면서 속도는 시속 24만6천km로 더 높아졌다. 그러나 크기 추정치는 320m에서 5.6km까지 범위가 매우 넓다. 천체가 워낙 멀리 떨어져 있기 때문이다.
혜성 표면의 반사빛을 분석한 결과 이 천체가 극저온 화산으로 덮여 있을 수 있다는 관측도 나왔다. 표면에 니켈, 철 같은 금속 함량이 높은 것으로 관측됐는데 이런 구성이 극저온 화산 활동의 결과일 수 있다는 것이다.
지구에서 화산 활동이라 하면 땅 속의 뜨거운 용융암석(마그마)가 열과 압력에 의해 땅 위로 분출하는 과정을 가리키지만, 다른 천체에서 볼 수 있는 극저온 화산 활동은 저온의 휘발성 액체나 기체 물질이 압력 또는 조석 가열 같은 내부 에너지에 의해 분출되는 현상을 말한다. 목성의 위성 유로파나 토성의 위성 엔셀라두스에서 이러한 현상이 관측된 바 있다. 만약 이것이 사실로 확인된다면 혜성은 단순히 암석과 얼음, 먼지 입자들이 뭉쳐서 생긴 것이 아니라 훨씬 복잡다양한 환경에서 생성됐을 수도 있다는 걸 뜻한다.



유럽우주국(ESA)의 엑스선 우주망원경 엑스엠엠-뉴턴(XMM-Newton)이 12월3일 촬영한 아틀라스혜성. 태양풍이 혜성 대기층의 수증기, 이산화탄소, 일산화탄소 같은 기체와 충돌할 때 발생하는 엑스선을 포착한 것이다. 파란색은 엑스선이 거의 없는 공간이란 걸 뜻한다. 유럽우주국 제공


태양계 혜성보다 4배 많은 메탄올 검출 주목

지금까지의 관측 데이터로 보면 아틀라스혜성은 태양계 혜성과 거의 동일한 물질로 구성돼 있다. 제임스웹우주망원경(JWST)은 혜성의 코마에서 이산화탄소, 수증기, 물 얼음, 일산화탄소, 그리고 황화카르보닐을 발견했다. 이는 다른 행성계도 우리 행성계와 별다를 게 없으며, 따라서 다른 별 주변에서도 생명체가 진화할 수 있다는 걸 시사한다.

혜성의 암석 핵에서 메탄올이 다수 발견된 것도 외계 생명체 탐색과 관련해 의미가 있다. 태양계 혜성보다 메탄올 함량이 4배나 더 많은 것으로 관측됐다. 나사 고다드우주비행센터의 마틴 코디너 박사는 뉴사이언티스트에 “메탄올은 비교적 단순한 탄소 함유 화합물이지만, 생명에 필수적인 더 복잡한 분자를 생성하는 데 중요한 중간 단계”라고 말했다.



성간천체 아틀라스혜성의 최초 발견 시점인 7월2일 칠레 망원경으로 촬영한 사진. 위키미디어 코먼스


세계의 천문학자들은 지상의 천체망원경은 물론 우주망원경과 우주 탐사선까지 총동원하다시피하며 성간 천체를 관측하고 있다. 이에 따라 다양한 각도에서 다양한 파장으로 포착된 데이터들이 계속 쌓여가고 있다. 나사는 아틀라스혜성에 대한 관측은 앞으로 몇달 더 가능할 것이라고 밝혔다.
칠레 가톨릭대(PUC) 천체물리학연구소의 토마스 푸지아 교수는 “아틀라스혜성 데이터에서 가장 보고 싶은 것은 ‘생명의 화폐’라고 볼 수 있는 인”이라고 말했다. 생명체를 구성하는 6대 원소 가운데 하나인 인은 유전정보를 저장하고 전달하는 핵산 분자(DNA, RNA)의 핵심 원소다. 푸지아 교수는 “이 천체는 마치 원시시대가 보낸 병 속의 메시지처럼 은하계에는 태양계보다 훨씬 더 다양한 화학적 구성이 존재한다는 걸 우리게 알려준다”고 말했다.
“태양보다 더 오래된 성간 천체에서 생명체의 구성 요소를 확인한다고 상상해 보라. 이는 복잡한 생명체가 은하계, 더 나아가 우주 역사에서 훨씬 더 일찍 출현했을 가능성을 극적으로 높였을 것이다.” 푸지아 교수의 말은 성간 천체에 대한 천문학계의 높은 관심 저변에 무엇이 있는지를 잘 설명해준다.
곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr