태양계에 존재하는 천체는 중심부에 위치한 태양의 중력에 강하게 영향을 받는 반면, 지구를 포함한 다양한 행성도 제각기 중력을 가지고 있으며, 그 주위를 공전하는 위성을 비롯한 그 외 천체에 영향을 미치고 있습니다. 세르비아와 미국의 연구자가 수행한 새로운 분석을 통해 이러한 중력의 상호작용을 이용하여 태양계 내부를 고속으로 이동할 수 있는 '우주의 슈퍼 하이웨이'의 존재가 밝혀졌습니다.
The arches of chaos in the Solar System | Science Advances
https://advances.sciencemag.org/content/6/48/eabd1313
Researchers discover a new superhighway system in the Solar System
https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/space_superhighway
Astronomers Just Found Cosmic 'Superhighways' For Fast Travel Through The Solar System
https://www.sciencealert.com/solar-system-arches-of-chaos-create-cosmic-fast-travel-superhighways
Astronomers Just Found Cosmic 'Superhighways' For Fast Travel Through The Solar System
Invisible structures generated by gravitational interactions in the Solar System have created a "space superhighway" network, astronomers have discovered.
www.sciencealert.com
태양계에 존재하는 천체는 행성과 위성뿐만 아니라 수많은 소행성과 혜성으로 구성되어 있습니다. 그런 소행성 군의 하나인 켄타우루스족은 목성과 해왕성 사이를 불안정한 궤도로 공전하고 있으며, 언젠가 태양계로부터 벗어날 것으로 오는 예측됩니다.
지난 수십 년 동안의 시뮬레이션을 통해, 켄타우루스족은 해왕성보다 먼 거리를 공전하는 해왕성 바깥 천체에서 목성의 중력에 영향을 받는 Jupiter-family Comets로 궤도가 바뀌는 도중의 천체일 가능성이 나타났습니다. 해왕성 바깥 천체가 Jupiter-family Comets로 전환하는 데는 약 1만 년 ~ 10억 년 정도 걸릴 것으로 보인다는 것.
이처럼 행성은 태양계의 천체 움직임에 크게 관여하고 있습니다만, 그 중력의 상호작용은 매우 복잡하다고 합니다. 그래서 세르비아 베오그라드 천문대의 연구원인 Nataša Todorović 씨가 이끄는 연구팀은 태양계의 수백만 궤도에 대한 수치 데이터를 수집하여 금성부터 해왕성까지 7개 행성의 중력에 의해 생성된 섭동을 모델링했습니다.
분석 결과, 태양과 행성의 중력에 의해 형성된 역학적으로 연결된 아치구조가 특정되었고, 그 중 가장 눈에 띄는 것은 목성에 관련된 것이었습니다. 이 아치구조가 천체의 이동에 미치는 영향을 알기 위해 연구팀은 수천 개의 가상 천체를 가상의 목성 근처에 던지는 시뮬레이션을 실시했습니다.
그러자 수십 개의 입자가 목성에 충돌한 반면, 대부분의 입자는 태양계를 탈출하는 아치구조의 궤도에 들어갔습니다. 입자는 평균 38년 후 천왕성에, 46년 후에는 해왕성에 도달하였고, 가장 빠른 입자는 목성 부근에 던져진 후 10년 이내에 해왕성까지 도달했다고 합니다.
입자의 70%는 1세기 이내에 100천문단위
(1천문단위 = 지구와 태양의 평균거리)의 위치에 도달했다고 합니다. 연구자는 엄청난 속도로 태양계 내를 이동할 수 있는 루트를 'true celestial autobahn(진정한 천체 아우토반)'이라고 부릅니다.
또한, 이와 같은 역학적인 아치구조는 목성 이외의 행성에서도 그 궤도주기에 맞는 스케일로 생성될 것이라고 연구진은 추정합니다. 이번 발견은 멀리 떨어진 우주공간에 탐사선을 보내는 미션에 응용할 수 있으며, 태양계 내를 이동하는 혜성이나 소행성의 이해에 유용할 수 있다고 합니다.
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