명왕성 [ Pluto ] - 왜소행성

명왕성은 카이퍼대(Kuiper belt)에 있는 왜소행성 가운데 하나이다. 해왕성궤도바깔천체(Trans-neptunian objects; TNOs) 중에 가장 밝다. 지구와 같이 주로 암석으로 이루어진 천체로, 질소 얼음이 표면의 98% 이상을 뒤덮고 있으며, 메테인, 일산화탄소, 물 등도 관측된다. 태양계 천체들 가운데 밝기와 색상의 대비가 큰 편이다. 얇고 희박한 대기가 있다.

 

반지름이 1,151 km로 지구 크기의 1/6에 지나지 않는다. 왜소행성 에리스(Eris)와의 크기 차이는 약 2%에 불과해 쌍둥이 왜소행성으로 불리기도 한다. 명왕성(반지름:1,188 km)은 에리스(반지름: 1,163 km)보다 크지만 질량(1.30×1022 kg)은 에리스(1.67×1022 kg)보다 가볍다. 길쭉한 타원 궤도로 태양을 공전하며. 원일점에 있을 때에는 태양으로부터 49.3 AU 거리에 있지만, 근일점에서는 29.7 AU로 상당히 가깝다. 해왕성은 태양으로부터 평균 30 AU 거리에 있으므로, 지구에서 볼 때 명왕성이 해왕성보다 더 가까울 때도 있다.

 

공전 주기는 약 248년, 자전 주기는 약 153시간이다. 자전축은 공전궤도면으로부터 57°기울어져 있으며, 지구와는 달리 시계방향으로 자전한다. 북극에서 내려다 봤을 때 태양이 반시계방향으로 자전하기 때문에 태양계 내의 천체들 역시 같은 방향으로 공전, 자전하는 것이 일반적이지만 예외적으로 금성과 천왕성, 명왕성이 시계방향으로 자전하고 있다.

 

그림 2. 태양계 바깥쪽 주요 천체의 궤도와 이들을 관측한 탐사선들. 노란색이 명왕성의 궤도로, 공전궤도면이 유독 기울어져 있다

카론(Charon), 히드라(Hydra), 닉스(Nix), 스틱스(Styx), 케베로스(Keberos) 등 다섯 개의 위성이 발견되었다. 그 중 카론은 명왕성의 절반 크기로, 태양계에서 모행성에 비해 가장 큰 위성이다. 이 때문에 명왕성-카론을 이중행성(double-planet)으로 보기도 한다.

그림 7. 카론(왼쪽 위)과 명왕성(오른쪽 아래) 표면의 색과 밝기 비교

왜소행성들 가운데 해왕성보다 멀리 있으며 절대등급이 1보다 밝은 것을 명왕성형천체(Plutoids)로 세분한다. 2018년 현재 왜소행성으로 분류된 다섯 천체 중 소행성대에 위치하는 세레스(Ceres)를 제외한 명왕성, 에리스, 마케마케(Makemake), 하우메아(Haumea)가 모두 명왕성형천체에 속한다. 따라서 현재로서는 이와 같이 세분하는 것은 큰 의미가 없다. 그러나 앞으로 태양계에서 더 많은 왜소행성들이 발견될 것으로 예상할 수 있다. 결국 명왕성형천체인지의 여부를 가리는 것은, 그 생성시기, 구성성분을 포함한 물리적, 화학적 특성을 자연스럽게 구분하는 잣대가 될지도 모른다.