[박종진의 과학 이야기] 소행성대

박종진

태양계의 행성 궤도 중 화성과 목성 사이에서 작은 천체가 무리를 지어 공전하고 있는데, 이를 소행성대라고 한다. 18세기 후반에 접어들 무렵 그때까지 알려진 태양계의 행성은 우리 맨 눈으로 볼 수 있는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성 등 6개뿐이었다.  
 
그런데 독일의 수학자 티티우스가 그 여섯 개 행성의 위치에서 어떤 규칙성을 발견했다. 그는 그것을 수학 공식으로 만들어서 n으로 잡은 항에 0부터 1, 2, 3 순서대로 숫자를 넣었더니 수성, 금성, 지구, 화성까지의 천문단위가 나왔다. 천문단위(AU)란 태양에서 지구까지의 거리를 기준으로 하여 1로 잡은 것이다. 그러므로 태양에서 지구까지가 1AU면 태양에서 해왕성까지의 거리는 30AU가 되는 식으로 태양계 내에서 거리의 단위로 편리하게 사용한다.  
 
화성 다음 궤도에는 아무 것도 없어서 4를 건너뛰고 5를 넣어 계산했더니 목성까지의 천문단위가 나왔다. 몇 년 후 독일의 천문학자 보데가 이 공식을 세상에 소개했지만, 처음에는 과학적인 근거가 없어서 그다지 빛을 보지 못했다. 그런데 십여 년 후 윌리엄 허셜이 천왕성을 발견했다. 목성까지는 우리 맨눈에 보이지만 천왕성은 망원경을 이용해서 발견한 최초의 행성이었다.  
 
그렇게 발견된 천왕성은 공교롭게도 티티우스의 공식에 6을 대입한 바로 그 자리에 있었다. 사람들은 환호성을 질렀고 정식으로 티티우스-보데의 공식이란 이름으로 자리 잡았다. 이에 자신이 붙자 이번에는 화성과 목성 사이의 아무 것도 없는 궤도, 즉 건너뛴 4를 넣은 곳을 뒤졌다. 티티우스는 하나님이 세상을 창조하실 때 그 자리를 비워 두지 않으셨을 것이라고 확신했다.  
 

유레카! 결국, 거기서도 행성을 발견하고 세레스라고 이름 지었다. 그곳에는 세레스 말고도 덩치가 아주 작은 조각들이 무리 지어서 궤도를 돌고 있었는데 이 모든 것을 통틀어서 소행성대라고 한다. 세레스는 비록 덩치가 작기는 했지만 향후 반세기 동안 태양에서 다섯 번째에 있는 행성 노릇을 하다가 나중에 왜행성으로 분류되었다. 천왕성에 이어 세레스까지 발견한 과학자들은 티티우스-보데의 법칙을 의심 없이 믿었다. 그러나 그 후 발견된 해왕성과 명왕성이 그 공식에 맞지 않자 공식은 자연스럽게 사장되었다.
 
처음에는 행성이 깨지면서 그 잔해가 소행성대를 이루었다고 생각했으나, 조사 결과 바로 이웃의 덩치가 큰 목성의 중력이 원시 행성을 이룰 미행성(행성 재료)을 방해하여 계속 조각 상태로 떠다닌다는 것이다. 지구나 화성은 태양계가 생겼을 때 강착이란 과정을 겪으며 하나의 큰 행성으로 뭉쳐졌지만, 소행성대는 그런 과정이 없어서 아직도 작은 조각이 넓게 퍼져 그 궤도를 함께 공전 중인데 소행성대라고 부른다.  
 
태양계는 안쪽으로 수성, 금성, 지구, 화성이 있고 다음에 소행성대가 공전하고 있으며, 그 외곽에 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 돌고 있고 그 바깥이 카이퍼벨트이며 태양에서 거의 1광년 떨어진 곳에 오르트 구름대가 있는데 태양의 중력이 거기까지 미친다고 한다. 우리 태양도 그런 별 중 하나이고 이것이 밤하늘에서 보일락 말락 반짝거리는 별의 속 모습이다. 우리 태양계에는 8개의 행성과 행성이 되지 못하고 떠도는 소행성대가 있다. (작가)
 
 

박종진