해왕성 너머에는 매우 어둡고 멀리 떨어져 있어 가장 강력한 망원경으로도 관찰하기 어려운 얼음 세계 지역이 있습니다. TNO(Trans-Neptunian Objects)는 초기 태양계의 유물입니다. 즉, 완전한 행성으로 발전하지 못한 얼어붙은 소행성입니다.
이제 처음으로 과학자들은 NASA의 허블 우주 망원경과 제임스 웹 우주 망원경의 장점을 결합하여 지금까지 발견된 가장 작고 어두운 TNO 중 일부를 연구했습니다.
The Astronomical Journal에 게재된 결과는 미스터리를 드러냈습니다. 예상보다 작은 TNO가 적으며, 그 색상은 모델이 예측한 것보다 원시 표면을 훨씬 더 잘 보존했음을 나타냅니다.
TNO는 인간 눈의 가시 한계보다 1억 배 이상 더 어둡습니다. 그러나 그것들은 행성의 불완전한 구성 요소이기 때문에 행성 과학자들에게는 가치가 있습니다. 초기 태양계에서는 먼지와 암석이 결합하여 도시 크기의 소행성을 형성했습니다. 태양 근처에서 이 미행성체들은 합쳐져 행성이 되었습니다. 그러나 해왕성 너머에는 그 과정이 중단되었고 작은 얼어붙은 세계의 인구가 남아 있었습니다.
천문학자들은 우리 태양계에서 해왕성 너머 물체 461개를 발견했습니다.
연구자들은 이 천체를 연구함으로써 45억년 전 행성의 형성 상태를 엿볼 수 있습니다.
Marielle Eduardo 박사(빅토리아 대학)와 Anastasia Morgan(노던 애리조나 대학)이 이끄는 두 팀은 허블 및 웹과 함께 동시 관측을 조정했습니다.
허블 망원경은 가시광선을 기록했고 웹 망원경은 적외선 신호를 측정했습니다. 그런 다음 두 망원경은 새로 발견된 27개의 TNO의 색상, 구성, 크기 및 궤도를 조사했는데, 그 중 일부는 직경이 5km에 불과해 지상 망원경으로는 도달할 수 없는 물체였습니다.
한 물체는 너무 희미해서 그것을 발견하는 것은 지구에서 달에 있는 반딧불이 떼를 발견하는 것과 비교되었습니다.
이번 조사에서는 해왕성 횡단 물체(TNO)의 두 개체군을 구별했습니다. Cool TNO는 원시 조건의 기록을 보존하면서 태양계 평면 내에서 원래의 상대적으로 원형 궤도를 유지합니다. 대조적으로, 뜨거운 TNO는 천왕성과 해왕성 사이에서 탄생했지만 거대 행성의 초기 이동 중에 편심 경사 궤도로 바깥쪽으로 흩어졌습니다.
천문학자들이 기대한 것은 수많은 충돌로 인해 더 작은 TNO에서 표면 변화의 증거를 보는 것이었습니다. 대신, 더 작은 몸은 더 큰 사촌과 같았습니다. 그들은 더 큰 TNO와 동일한 색상 비율을 보여주었습니다. 이는 충돌이 이전에 생각했던 것보다 덜 자주 발생해야 하거나 신체가 어떻게든 원래 구성을 유지한다는 것을 의미합니다.
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Morgan은 다음과 같이 설명했습니다. “가장 작은 물체가 어떻게 만들어졌는지에 대한 역사를 어떻게든 ‘기억’하고 보존하는 것을 보는 것은 매우 흥미롭습니다.”
Webb의 적외선 감도 덕분에 팀은 이러한 작은 세계의 크기 분포를 측정할 수도 있었습니다. 더운 인구와 추운 인구 모두 태양계의 서로 다른 지역에서 형성되었음에도 불구하고 매우 유사한 분포를 보여주었습니다.
에두아르도는 다음과 같이 지적했습니다. “행성 형성 과정은 서로 다른 지역에서 형성됨에도 불구하고 더운 개체군과 차가운 개체군에 대해 동일한 크기 분포를 생성하게 됩니다. 이 과정은 원반 상태에 둔감한 것으로 보입니다.”
다시 한 번 놀라운 사실이 나타났습니다. 소규모 TNO의 수가 일부 모델에서 예측한 것보다 낮았습니다. 이는 초기 태양계가 예상보다 적은 수의 소행성으로 형성되었거나 그 중 많은 수가 파괴되었음을 암시합니다.
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이는 태양계 경계에 대한 우리의 관점을 바꾸고 이전에 믿었던 것처럼 충돌이 해왕성 천체(TNO) 진화의 주요 요인이 아닐 수도 있음을 나타냅니다.
대신, 이 몸체는 원시적인 원래 색상을 유지하므로 그것이 형성된 위치에 대한 유용한 단서를 제공합니다. 더욱이, 보편적인 크기 분포는 행성의 형성이 확고한 규칙을 따르며 대체로 지역적 조건과 무관하다는 것을 보여줍니다.
그리고 결정적으로, 이 연구는 허블과 웹이 함께 일하는 독특한 힘을 보여줍니다. 두 망원경만으로는 이러한 결과를 얻을 수 없었지만 함께 사용하면 행성 형성의 얼어붙은 잔해를 볼 수 있는 새로운 창이 열렸습니다.
팀은 The Astronomical Journal에 두 개의 동반 논문을 발표했습니다.
