태양계는 태양을 중심으로 돌고 있는 것은 아니다

태양이 태양계의 중심인 것은 누구나 알고 있다. 태양 주위를 행성이 돌고 더욱 두꺼운 벨트 모양으로 모인 소행성대와 일부 유성군, 때때로 훨씬 멀리서 오는 혜성도 함께 회전하고 있다.

그런데 "태양계의 모든 별은 태양계의 '질량중심'의 주위를 돌고 있다. 태양조차도"라고 일본의 우주항공연구개발기구(JAXA)의 행성과학자 제임스 오드노휴(James O') Donoghue) 씨가 트윗했다.

'질량중심'이란 물체가 완전하게 밸런스를 취할 수 있고 그 질량이 모든 방향에 균등하게 분포하고 있는 점을 중심이라고도 한다. 우주의 2개 이상의 물질 사이에도 중심이 존재하고 그것을 공통중심이라고 한다. 태양계에서는 공통중심이 태양중심에 겹치는 경우는 거의 없다.

이것을 알기 쉽게 보여주기 위해 오드노휴 씨는 애니메이션을 만들어 태양, 토성, 목성이 서로의 위치에 따라 공통중심 주위에서 줄다리기하며 회전하는 모습을 표현했다.

Everything in the Solar System orbits the center of mass (it's rarely in the center of the Sun!)
https://www.youtube.com/watch?v=oauf6W3Uz04

"행성은 태양을 중심으로 돌고 있다고 생각하기 쉽다"고 오드노휴 씨는 말한다.

애니메이션에서는 태양의 움직임은 알기 쉽도록 과장되고 있지만 태양은 불규칙한 나선을 그리고 무게 중심 주위를 때로는 수백만 km나 떨어지면서 돌고 있다.

이 움직임은 대부분 목성의 중력에 의한 영향이다. 태양은 태양계 전체의 질량의 99.8%를 차지하고 0.2%를 목성이 차지한다. 이 목성의 질량이 태양을 완만하게 끌어당기는 것이다.

"실제로 태양은 목성의 궤도에 약간 영향을 받고 있다"고 오드노휴 씨는 말한다.

행성과 위성도 공통중심을 가지고 있다. 지구와 달의 경우 지구 내부에 공통중심이 있기 때문에 단순한 움직임이다.

The Earth-Moon Barycenter: The Moon doesn't orbit Earth's center and Earth doesn't stay still (3D!)
https://www.youtube.com/watch?v=7hMfCCqSdFc

명왕성과 그 위성 카론의 움직임도 비슷하지만 공통중심이 항상 명왕성 밖에 있어 약간 다른 움직임이다.

Pluto and Charon are a fine example of how bodies orbit the center of mass (barycenter)
https://www.youtube.com/watch?v=qF8-DP1PWmk

이와 같이 모든 별은 보이지 않는 점을 중심으로 돌고 있다. 중심에 있는 것처럼 보이는 항성과 행성도 그렇다. 공통 무게 중심은 다른 항성시스템에서 행성을 발견하는 데 도움이 될 수 있다. 천문학자가 공통중심을 조사함으로써 전체 질량을 추계하고 보이지 않는 행성의 존재를 알 수 있다.