태양계의 9행성을 찾기 위한 탐색

우리 태양계의 이상한 궤도를 가진 작고 머나먼 물체가 우리에게 큰 발견이라 할 수 있을까? 행성 천문학자인 마이크 브라운(Mike Brown)이 우리 태양계 저 멀리에 숨어있는 새롭고 거대한 행성의 존재를 제안하며, 그 존재의 흔적이 이미 어떻게 우리에게 어떻게 직면했는지 보여줍니다.

여러분께 들려드릴 이야기는
200년에 있었던 일입니다.

1820년, 프랑스의 우주인
알렉시스 부바드는

인류 역사에서 두 번째로
행성을 발견한 사람이 되었습니다.

그는 늦은 밤에
오래된 항성 목록을 이용해서

천왕성의 위치를 탐색했는데

천왕성의 태양공전이

그의 예상과 달랐습니다.

어떨 때는 너무 빨리 돌았고,

어떨 때는 너무 느렸습니다.

부바드는 그의 가정이
맞다는 것을 알아냈습니다.

오래된 항성 목록이 틀린 것이죠.

그는 천문학자와 그 날의 일을 말하며

"측정을 더 잘하세요."라고 했습니다.

그래서 그렇게 했죠.

천문학자들은 이후 20년에 걸쳐

천왕성의 위치를
더 꼼꼼하게 관찰했습니다.

하지만 아직도 부바드의 예측과는
맞지 않았습니다.

1840년에야 원인이 밝혀졌습니다.

문제는 그 오래된 항성 목록이 아니라

예측에 있었습니다.

이유 또한 알려졌습니다.

무언가 천왕성의 궤도 너머에
천왕성보다 더 큰 행성이 있어서

궤도에 영향을 줬습니다

때로는 너무 빨리 잡아당기고

때로는 그것을 제지하는 것이

존재한다는 걸 알아냈습니다.

1840년에 탐색할 방법조차 없는

멀리 있는 큰 행성의 중력으로 인한
영향을 보는 것은

절망적인 일이었습니다

장말로 농담이 아닙니다.

(웃음)

하지만 1846년,
또 다른 프랑스 천문학자

우르바인 르 베리에는

수학을 이용해서

그 행성의 위치를
예측하는 방법을 알아냈습니다.

그는 그의 예측치를
베를린 천문대에 보냈고

그들은 망원경을 열어

예측치를 수령한 그 날에
아주 천천히 하늘을 움직이는

희미한 불빛을 볼 수 있었습니다.

해왕성의 첫 발견입니다

르 베리에의 예상과
이만큼이나 비슷했죠.

르 바리에의 예측과 불일치,
새로운 이론과 그 성과에 대한 이야기는

매우 뛰어났고

르 베리에는 이로 인해 매우 유명해져

사람들은 즉시 행동에 나섰습니다

지난 163년간

수 많은 천문학자가
그 오류가 있는 행성목록을 사용해

태양계의 새 행성의 존재를
증명하려 했던 것입니다.

그러니 틀릴 수밖에 없었습니다.

그중 가장 유명한 실수는

퍼시발 로웰의 주장인데,

천왕성과 해왕성의 궤도에
영향을 주는 행성이 그들 너머에 있다고

주장한 것일 겁니다.

그리고 1930년에 로웰의 연구실에서

명왕성이 발견됐습니다.

모두 로웰이 예상한 곳에
행성이 있을거라 추정했습니다

하지만 틀렸습니다.

천왕성과 해왕성은
있어야 할 곳에 있었습니다.

결국 100년에 걸쳐

부바드가 맞았다는 게 증명됐습니다.

천문학자는 더 나은
측정방식이 필요했습니다.

그리고 그들의 탐색과정에서

더 나은 방식에 의해
천왕성과 해왕성 너머에는 더이상

행성이 없다는 것을 알게 되었고

명왕성은 너무나 작아서
다른 두 행성의 궤도에

영향을 주지 못한다는
사실을 알았습니다.

이제 명왕성은 우리가
알아왔던 것과 다르게

행성이 아니란게 밝혀졌지만,

그것은 처음으로 행성 이외에
궤도에 수천개의 작은 얼음으로 된

물체가 있다는 증거가 되었습니다.

이것은 목성, 토성, 천왕성,
해왕성의 궤도 및

작은 원의 가운데가 바로
우리가 잘 알고 사랑하는

지구와 태양입니다.

그리고 이 끝의 노란 원은

행성바깥의 얼음덩어리 지대입니다.

이 덩어리들을 행성의 중력장이

완전히 예측 가능한 방향으로

밀고 밀쳐내고 있습니다.

모든 것은 당연하게
태양 주변을 돌고 있습니다.

거의 모든 것이 말이죠.

그래서 저는 2003년에

그 당시에 태양계에서

가장 멀리있다고 알려진
물체를 발견했습니다.

그렇게 먼곳에 있는 물체를
간과하는 건 어려웠고

로웰의 주장은 틀렸습니다.

해왕성 너머에 행성은 없었고

하지만 이것이
새로운 행성일 순 있었습니다.

우리의 근본적 질문은 바로

태양주변을 어떻게 공전하는지 입니다.

그것이 다른 행성들처럼

태양주변을 공전하는지

아니면 저 얼음덩어리 지대의
물체들처럼

밖으로 튕겨나가고 안으로 돌아오는
과정을 반복하는지?

이것은 천문학자들이 200년 전에

천왕성에 대해 던졌던
의문과 똑같습니다.

그들은 전체적인 천왕성의 궤도를
91년 전에 이미 발견했고

91년 후에 간과되었던
천왕성의 발견으로

이를 확정지었습니다.

우리는 그렇게 오래 전은 아니지만,

13년 전부터 그 물체가
어떻게 공전하는지 알고 있었습니다.

여기서 질문은,

그것이 행성과 같이
태양 주변 궤도를 따라 회전하는지

아니면 얼음지대에서

튕겨져 들어오는 것인지 입니다.

그리고 그 답은

전자입니다.

그것은 매우 가늘고 긴 궤도를 따라

한번 공전하는데 1만년이 걸립니다.

우리는 그 물체를

얼음으로 가득찬 곳에서

한기를 다루는 이누이트족 바다의 여신인
세드나라 부르기로 했습니다.

우리는 세드나가

명왕성의 3배정도 크기이고

해왕성 너머에 있는 얼음지대의 물체와

비슷한 형질을 가졌다는 것을
알 수 있습니다.

단지 이 이상한 공전궤도만
빼고 말입니다.

이 궤도를 보고 당신은 아마

"공전에 1만년? 말도 안돼"
라고 할겁니다.

하지만 그게 다가 아닙니다.

가장 이상한 부분은 만년동안

세드나는 다른 태양계의 천체들과
가까워진 적이 없었습니다.

태양과 가장 가까웠을 때도

해왕성이 지구에서 떨어진 거리보다

세드나는 해왕성에서 멀리 있었습니다.

만약 세드나가 해왕성의 공전궤도와

한번은 부딪히는 궤도에 있었다면

세드나의 궤도의 이유에 대한 설명은
매우 간단합니다.

태양 주변을 도는 얼음지대에

무언가 태양주변을 도는

물체가 있었는데

언젠가 해왕성에 너무 근접해
튕겨나갔다가

다시 돌아오고 있는 겁니다.

하지만 세드나는 위의 새총처럼
돌아오기에는 다른 태양계의 천체들과

가까워진 적이 없습니다.

해왕성이 아닌 다른 무언가가

세드나의 궤도에 원인을 제공한 겁니다.

이것이 우리가 1845년 이래

태양계 밖에 위치한
정체를 알 수 없는 물체의 중력효과를

처음으로 관측한 것입니다.

저는 제가 그 답을
알고 있었다고 생각했었습니다.

물론 그것은 태양계 밖에
머나먼 곳에 위치한

아주 거대한 행성일 수도 있지만

하지만 이것은 너무 황당하고

말도 안되는 이야기인지라

심각하게 받아들이진 않았습니다.

제 생각엔 45억년 전에

수 백개의 다른 별과 태양이
태어난 고치의 별 들중 에 하나가

세드나와 너무 근접해

세드나의 공전궤도에

영향을 주어 오늘날에
이르렀다고 생각합니다.

별무리가 은하계로 흩어졌을 때,

초기에 태양이 형성되던 시기의
세드나의 공전궤도가

오래된 기록으로 남아있었습니다.

전 태양의 탄생에 관한

오래된 역사를 관찰한다는

이 생각에 감명받았고
그 후 10년 동안

저는 세드나와

유사한 궤도를 가진
다른 물체들을 탐색했습니다.

그리고 그 10년 동안의
성과는 없었습니다.

(웃음)

하지만 제 동료인
차드 트루지오와 스콧 셰퍼드는

세드나와 같은 궤도를 가진
물체를 찾는 일을 해냈습니다.

그것은 매우 흥미로웠습니다.

하지만 더 흥미로운 건

이 물체들이 세드나처럼
멀고 얇고 긴 궤도가 아닌

우리가 파악하기 어려운 궤도의 수치인

근일점이라 부르는 천체 구조를 공유하는

양상을 보여주고 있었습니다.

그 물체들이 근일점에서 무리지어

즉각적으로 위아래로 움직이는 모습은

그 곳에 크고 머나먼 행성이 있다는

매우 흥미롭고 합당한
가설의 증거가 되는 것 같았습니다.

위와 유사한 예를 들어 설명해보죠.

그의 오른쪽 45도쯤을 바라보며

쇼핑센터를 지나가는
행인을 상상해봅시다.

이런 상황은 너무나도 평범하기에

이를 상상하는데 어려움은 없습니다.

이번에는 많은 사람들이

쇼핑센터를 각자 다른 방향으로 지나가지만

그들이 움직이는 방향의 45도쯤을
바라보며 가고있습니다.

모두 다른 방향으로 가고 있고

다른방향을 보고 있지만

모두들 자신이 움직이는 방향의
45도쯤을 바라보며 가는 겁니다.

대체 왜 그러는 걸까요?

전 잘 모르겠습니다.

이런 일이 일어날 이유를
생각하는건 매우 어렵습니다.

(웃음)

그리고 이것은 근본적으로
근일점의 별무리가

우리에게 말하는 것이기도 합니다.

과학자들은 종종 자신들이
요행이나 잘못 관측했다 생각했을 때

당혹스러워 합니다.

그들은 천문학자에게

"측정을 더 잘하세요."라고 했습니다.

전 사실 그 측정결과를
주의깊게 살펴보았지만

그들이 맞았습니다.

그 물체들은 정말로 근일점을

공유하고 있었고

이러면 안됐습니다.

이 일의 원인이어야할
무언가가 있었습니다.

이 퍼즐의 마지막 조각은 2016년에

제 연구실 3층 밑에서 일하는 동료인

콘스탄틴 배티진과 제가,
모두를 당혹시켰던 근일점은

그저 이야기의 한 부분이라는

이유를 알아냈기 때문입니다.

만약 당신이 이 물체를 직접 본다면

이 물체들이 우주에서
같은 방향으로 줄지어 서있고

같은 방향으로 기울어져 있다는걸
알 수있을 것 입니다.

이건 마치 쇼핑센터의 사람들이
같은 방향으로 걸어가는데

그들 모두가 오른쪽 45도를
바라보고 있는 상황인 겁니다.

이유는 매우 간단합니다.

그들은 거기있는 무언가를
보고있는 겁니다.

이 태양계 밖에 위치한 물체들은
무언가에 반응하고 있던 겁니다.

하지만 대체 그건 무엇일까요?

콘스탄틴과 저는 1년 동안

태양계 밖에 있는 크고 머나먼
행성의 존재에 대한 해석을 위해

연구를 진행했습니다.

이 행성의 존재를 설명하려했던 역사에서

33번째와 34번째 실패자가
되려는 생각은 없었습니다.

하지만 1년 동안이나 연구를 했지만

이게 유일한 해석입니다.

태양계 밖 머나먼 곳에 가느다란 궤도의

육중한 행성이 있어

이 얼음덩어리 물체들에게

이러한 패턴이 나오게 유도하는

무언가가 있다고 밖에는

다른 설명을 할 수 없었습니다.

이런 패턴을 보이는 다른 행성의 존재나

세드나의 기묘한 궤도를 상기하면

어떻게 그것이 태양으로부터
한 방향으로 끌려갔을까요?

이런 종류의 행성은
항상 이런 궤도를 갖는 지에 대해

우리는 뭔가 알아낸 것이 있습니다.

그래서 오늘날 이런 결론을 내렸습니다.

우리는 기본적으로 1845년 파리에서,

(웃음)

우리는 그 행성을 찾기 위해
멀리있는 육중한 행성의

중력효과를 관찰했고

우리가 망원경으로
어디를 봐야할지에 대한

계산 또한 했습니다.

우리는 수많은 횟수의 컴퓨터 시뮬레이션

수많은 달들에 걸친 계산분석 등

여러분께 말해드릴수 있는건
다 말씀드렸습니다.

먼저, 우리가 제 9행성이라
부르는 게 있는데

9번째 행성이기 때문에 그렇게 부르죠.

제 9행성은 질량이
지구의 6배 입니다.

이 행성은 명왕성보다
약간 작은 행성도 아니고

이게 행성이건 아니건
한번 생각해 봅시다.

이 행성은 태양계에서
5번째로 큰 행성입니다.

이해를 돕기위해,
행성크기의 비교사진을 보여드리죠.

가장 뒤에 육중한 행성은
목성과 토성입니다.

그 옆에 약간 작은건
천왕성과 해왕성입니다.

위 구석에 있는건 지구형 행성인
수성, 화성, 지구,화성입니다.

여러분은 해왕성 너머의

명왕성 같은물체들이 있는
벨트 또한 볼 수 있을겁니다.

잘 알아보긴 힘들겠지만 말이죠.

그리고 여기에 제 9행성이 있습니다.

9행성은 매우 큽니다.

너무나 크기 때문에

왜 아직도 못찾았는지
궁금해 하실겁니다.

일단 9행성은 크지만

아주 멀리,
정말 머나먼 곳에 있습니다.

지구에서 해왕성까지의 거리에
15배는 멀리 있는 곳에 말입니다.

그리고 그 거리때문에
해왕성보다 5만배나 희미하게 보입니다.

그리고 우주는 매우 큰 장소입니다.

우리가 관측할 수 있는 범위정도로

축소시켜서 관측하고 있지만

여전히 우리가 이 큰 망원경으로

이렇게 멀리 떨어져 있고 희미한 행성이

발견될 것이라 생각 되는 곳을

특정하기엔 많은 시간이 걸릴겁니다.

다행히도,
우리는 그럴 필요가 없습니다.

마치 부바드가 천왕성을 공인되기
91년 전에 발견했지만

인정받지 못했던 발견처럼 말입니다.

저는 우리가 아직 파악하지 못했지만
9행성의 위치가 찍힌

사진을 이미 가지고 있다고 생각합니다.

이를 찾기 위해 오래된 자료들을 뒤져서

희미하게 움직이는 행성을 찾아내기위해

수많은 계산과정이 동반될 겁니다.

하지만 우리는 찾을 겁니다.

그리고 점점 해답에
가까워지고 있습니다.

저는 이렇게 말하고싶습니다.
준비하세요.

우리는 르베리에의

"예측을 하고

예측한 곳에 있을 행성을 찾아라."

라는 그의 말에 따르지는 못할 겁니다.

하지만 2년 내에 어딘가의 천문학자가

하늘을 따라 움직이는

희미한 빛의 점을 찾아내고

마침내 이 새롭고 기쁜 발견을
알릴 겁니다.

그리고 이 빛이 우리 태양계의
마지막 행성이 아닌

또 다른 행성이 존재한다는 사실 또한

알려줄 거라 저는 믿습니다.

감사합니다.

(박수)