해왕성 14번째 달 ‘히포캠프’ 발견

새로 발견된 해왕성의 14번째 위성 ‘히포캠프’(Hippocamp)의 허블우주망원경 영상. 히포캠프는 내부 위성으로는 7번째로, 해왕성 위성 가운데 가장 작다. ‘네이처’ 제공

허블우주망원경 영상 분석해 확정
해왕성 내부 위성으로서는 7번째
지름 34㎞로 ‘맏이’ 트리톤 1/80
“혜성 충돌 과정에 생성됐을 것”

새로 발견된 해왕성의 14번째 위성 ‘히포캠프’(Hippocamp)의 허블우주망원경 영상. 히포캠프는 내부 위성으로는 7번째로, 해왕성 위성 가운데 가장 작다. ‘네이처’ 제공

해왕성의 14번째 달이 발견돼 ‘히포캠프’(해마)라 이름지어졌다.

미국 캘리포니아의 외계지적생명체탐사계획(SETI) 연구소와 버클리 캘리포니아주립대 등 연구팀은 20일 “허블우주망원경 영상 분석을 통해 1989년 태양계 탐사선 ‘보이저 2호’가 발견한 해왕성 내부 위성 6개 외에 7번째 내부 위성이 존재한다는 것을 확정했다”고 밝혔다. 연구팀 논문은 과학저널 <네이처> 이날(현지시각)치에 실렸다. 이로써 해왕성은 모두 14개의 위성을 보유한 것으로 확인됐다.

태양계 탐사선 보이저 2호는 1989년 2월 해왕성을 지나면서 내부 위성 6개가 존재한다는 사실을 지구에 알려왔다. 해왕성의 위성 가운데 가장 큰 ‘트리톤’은 지름이 2700㎞로, 이후 트리톤 안쪽을 내부 위성, 바깥쪽을 외부 위성으로 구분한다. 해왕성의 영문 이름 넵튠(Neptune)은 로마신화의 ‘바다의 신’ 넵투누스에서 유래한 것으로 그리스신화의 포세이돈에 해당한다. 트리톤은 넵튠의 아들로 작은 바다의 신이다. 히포캠프(Hippocamp)는 그리스신화에서 포세이돈의 마차를 끄는, 말과 물고기 형상을 한 동물(해마)을 뜻한다.

해왕성 고리들과 내부 위성들. 위성들 크기 배율은 실제이다. 하지만 위성들 크기는 공전 궤도에 비해서는 20배 크게 그린 것이다. 왼쪽 아래 축적 표시는 1만㎞이다. ‘네이처’ 제공

히포캠프는 2004~2005년에 허블망원경으로 촬영한 영상에서 처음 잡히고 2016년에 좀더 명확한 영상이 포착됐다. 해왕성을 공전하는 위성으로 확정되기 이전 히포캠프는 ‘S/2004 N 1’로 명명됐다.

세티 연구소의 마크 쇼월터 등 연구팀은 특수영상분석기법을 통해 해왕성 내부 위성들의 빠른 공전 속도에도 불구하고 좀더 선명한 허블망원경 영상들을 분석할 수 있었다. 연구팀은 이 기법으로 위성의 공전 운동에 의해 생기는 이미지 왜곡 현상을 보정해 노출 시간을 수십배 늘려 해상도를 높였다. 연구팀은 1989년 발견 이후 모습을 드러내지 않은 위성 ‘나이아드’도 관찰했다. 연구팀이 사용한 기법을 기반으로 올해 1월 우주탐사선 뉴호라이슨스호에 의해 ‘울티마 툴레’(2014MU69)가 발견되기도 했다. (참조 : 소행성 울티마 툴레는 눈사람을 닮았다, ‘눈사람’ 소행성 자세히 보니 둥글납작 ‘생강맨’)

해왕성의 7개 내부 위성. ‘네이처’ 제공

히포캠프는 지름이 37㎞에 불과해 해왕성 위성 가운데 가장 작다. 내부 위성들 가운데 가장 크고 최외곽을 도는 ‘프로테우스’와 인접해 있다. 서로 1만2천㎞ 떨어져 공전하는 히포캠프와 프로테우스의 궤도 장반경은 10% 차이밖에 나지 않는다. 프로테우스는 해왕성의 중력에 의해 포획됐다. 두 위성은 해왕성과의 중력 상호작용 때문에 해왕성과 조금씩 멀어지고 있다. 하지만 히포캠프가 훨씬 느리게 움직이기 때문에 두 위성은 과거에 훨씬 가까웠을 것으로 추정된다. 연구팀은 “히포캠프는 프로테우스가 혜성과 충돌해 생긴 파편일 것으로 추정된다. 이번 발견은 해왕성 내부 위성들이 여러 차례 충돌을 통해 형성됐다는 가설을 지지한다”고 밝혔다. 쇼월터는 “연구팀의 연구 방법으로 분석한 결과 프로테우스 궤도 안쪽에 지름 24㎞보다 큰 위성은 존재하지 않으며, 프로테우스 궤도 바깥으로는 지름 20㎞보다 큰 위성은 존재하지 않는다는 것을 확인했다”고 말했다.

해왕성 7개 내부 위성과 5개 고리. ‘네이처’ 제공

미국 버지니아주립대 천문학부의 앤 베르비셔 교수는 <네이처> ‘뉴스 앤 뷰스’에서 “히포캠프가 프로테우스에 기원하지 않은 물질로 형성된 것인지, 아니면 프로테우스에서 기원한 것인지는 알 수 없다. 그럼에도 불구하고 연구팀이 히포캠프를 발견하는 데 적용한 기법은 거대 행성과 외계 행성을 돌고 있는 다른 작은 위성들을 탐색해낼 것이다”라고 말했다.

이근영 선임기자 [e-mail]