d라이브러리

토성은 커다란 고리가 있는데, 목성한테는 고리가 안 보이네. 목성이 토성보다 훨씬 큰데 왜 그렇지? 목성 주위를 도는 위성들이 형성되려는 고리를 다 파괴한다는데…, 무슨 사연일까?

안녕하세요. 자기소개 부탁드려요!
저는 태양계 행성 중에서 가장 큰 목성이에요. 토성은 태양계 행성 중에서 목성 다음으로 큰 행성이지요. 저는 토성보다 크기가 큰데도 토성이 가지고 있는 것만큼 큰 고리는 없어요. 망원경으로도 관측하기 어려운 얇은 고리만 있지요. 그래서 토성보다 지구와 훨씬 가까운데도 고리를 보기 힘들어요. 

7월 12일 제임스웹 우주망원경이 처음으로 목성의 얇은 고리를 포착한 이미지를 공개했지요. 이후 미국 캘리포니아대학교 행성천체물리학과 스티븐 케인 교수가 목성에는 큰 고리가 없는 원인을 찾아내 발표했습니다.

목성에 큰 고리가 없는 원인이 뭐였나요?
목성의 둘레를 따라 공전하는 큰 위성들인 ‘갈릴레이 위성’이 원인이었어요. 갈릴레이 위성은 1610년에 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이가 자신이 만든 망원경으로 처음 발견한 4개의 위성으로, 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토가 있지요. 연구팀은 이 위성들이 목성을 감싸는 고리가 생성되는 것을 막는다고 발표했습니다.

위성들이 고리 형성을 막는다고요?
토성의 거대한 고리는 대부분 얼음 입자들로 이뤄져 있었어요. 목성의 궤도에도 얼음 입자들이 있는데, 목성의 위성들이 이 고리를 형성하지 못하게 막는 거죠. 그 이유를 알아보기 위해 목성의 위성이 공전하는 궤도와 고리가 형성되는 시간을 컴퓨터 시뮬레이션으로 계산했어요. 그 결과, 목성의 위성이 목성 주위를 돌던 얼음 조각의 궤도를 바꿔버린다는 것을 알아냈어요. 얼음은 회전하는 궤도가 바뀌면서 고리가 채 형성되기도 전에 목성의 위성들과 충돌하고 파괴돼 버린 거죠.

헉! 목성의 위성이 고리를 파괴한다고요?
목성의 위성이 질량이 크기 때문이에요. 질량을 가진 모든 물체는 서로를 끌어당기는 중력이 있는데, 질량이 클수록 중력이 커집니다. 목성의 위성들은 질량이 커서 얼음 조각의 궤도를 바꿔버릴 만큼 중력이 큰 거지요.
케인 교수는 “거대한 행성은 거대한 위성을 형성하기 때문에 오히려 고리를 가질 수 없다”며 “이 연구로 행성의 역사들을 더 잘 이해할 수 있게 되었다”고 말했답니다.