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플래닛 나인은 너무 멀리 떨어져 있어 맨눈으로는 절대 볼 수 없다. 아직까지 망원경으로도 관측하지 못했다. 그 대신 해왕성을 찾아냈을 때와 비슷한 과정으로 찾아냈다. 수학으로 궤도를 먼저 계산한 것이다. 콘스탄틴 바티진과 마이클 브라운 박사팀은 세계에서 가장 큰 카메라가 달린 LSST 망원경을 이용하면 5년 안에 플래닛 나인을 관측할 수 있을 거라고 내다보고 있다.
플래닛 나인 어떻게 찾았나?
➊ 카이퍼 벨트에 떠다니는 여섯 개의 왜행성
태양으로부터 약 45억~75억km 떨어진 우주공간에는 셀 수 없이 많은 천체가 모여 있다. 이곳을 카이퍼 벨트라하는데, 바티진과 브라운 박사팀은 이곳에 있는 얼음 천체 13개를 연구하고 있었다. 그 중 6개가 일정한 궤도로 태양 주변을 돈다는 사실을 알아냈다.
➋ 주변 천체의 궤도에 영향을 끼치는 ‘미지의 행성’
연구팀은 여섯 개의 천체가 한쪽으로 몰려 있다는 사실에 주목했다. 그리고 주변에 있는 거대한 천체의 중력에 영향을 받기 때문이라고 추측했다. 연구팀은 그 천체가 바로 아홉 번째 행성인 플래닛 나인이라고 생각했다. 태양에서 플래닛 나인까지의 거리는 태양에서 해왕성까지 거리의 약 20배다. 그래서 태양을 공전하려면 1만~2만 년 걸린다. 
➌ 행성의 정체 밝히는 해밀토니안 역학
연구팀은 주변 천체의 궤도에 미치는 영향을 보아 플래닛 나인이 지구에 비해 크기는 3~4배, 질량은 10배쯤 될 거라고 추측했다. 사실이라면 태양계에서 목성과 토성, 천왕성, 해왕성에 이어 다섯 번째로 큰 셈이다.
또한 연구팀은 공간에서 입자가 운동하는 상태와 위치를 알아내는 해밀토니안 역학을 응용해 플래닛 나인이 어떤 궤도로 태양을 공전하는지 계산했다. 즉, 플래닛 나인과 태양의 질량, 타원궤도의 긴반지름 등을 이용해 행성이 어떻게 움직이는지 알아낸 것이다. 그 결과 플래닛 나인이 태양에 가깝게는 약 320억km, 멀게는 약 1600억km 떨어진 타원궤도로 공전한다는 사실을 알아냈다.
플래닛 나인 어떻게 찾았나?
➊ 카이퍼 벨트에 떠다니는 여섯 개의 왜행성
태양으로부터 약 45억~75억km 떨어진 우주공간에는 셀 수 없이 많은 천체가 모여 있다. 이곳을 카이퍼 벨트라하는데, 바티진과 브라운 박사팀은 이곳에 있는 얼음 천체 13개를 연구하고 있었다. 그 중 6개가 일정한 궤도로 태양 주변을 돈다는 사실을 알아냈다.
➋ 주변 천체의 궤도에 영향을 끼치는 ‘미지의 행성’
연구팀은 여섯 개의 천체가 한쪽으로 몰려 있다는 사실에 주목했다. 그리고 주변에 있는 거대한 천체의 중력에 영향을 받기 때문이라고 추측했다. 연구팀은 그 천체가 바로 아홉 번째 행성인 플래닛 나인이라고 생각했다. 태양에서 플래닛 나인까지의 거리는 태양에서 해왕성까지 거리의 약 20배다. 그래서 태양을 공전하려면 1만~2만 년 걸린다.
➌ 행성의 정체 밝히는 해밀토니안 역학
연구팀은 주변 천체의 궤도에 미치는 영향을 보아 플래닛 나인이 지구에 비해 크기는 3~4배, 질량은 10배쯤 될 거라고 추측했다. 사실이라면 태양계에서 목성과 토성, 천왕성, 해왕성에 이어 다섯 번째로 큰 셈이다.
또한 연구팀은 공간에서 입자가 운동하는 상태와 위치를 알아내는 해밀토니안 역학을 응용해 플래닛 나인이 어떤 궤도로 태양을 공전하는지 계산했다. 즉, 플래닛 나인과 태양의 질량, 타원궤도의 긴반지름 등을 이용해 행성이 어떻게 움직이는지 알아낸 것이다. 그 결과 플래닛 나인이 태양에 가깝게는 약 320억km, 멀게는 약 1600억km 떨어진 타원궤도로 공전한다는 사실을 알아냈다.
➍ 플래닛 나인은 얼음행성
한편 스위스 베른대에서 행성의 탄생과 진화 과정을 연구하는 크리스토프 모르다시니 박사는 플래닛 나인이 천왕성이나 해왕성과 매우 비슷한 환경일 것으로 가정했다. 그리고 플래닛 나인의 지름과 태양으로부터의 거리 같은 데이터를 자체 개발한 수학 모형에 적용했다. 그 결과 플래닛 나인이 거대한 얼음행성일 거라고 추측했다. 수소와 헬륨으로 얇게 덮인 대기는 영하 226℃이며, 내부에 있는 철 핵과 규산염 맨틀로부터 열이 나온다고 밝혔다.
한편 스위스 베른대에서 행성의 탄생과 진화 과정을 연구하는 크리스토프 모르다시니 박사는 플래닛 나인이 천왕성이나 해왕성과 매우 비슷한 환경일 것으로 가정했다. 그리고 플래닛 나인의 지름과 태양으로부터의 거리 같은 데이터를 자체 개발한 수학 모형에 적용했다. 그 결과 플래닛 나인이 거대한 얼음행성일 거라고 추측했다. 수소와 헬륨으로 얇게 덮인 대기는 영하 226℃이며, 내부에 있는 철 핵과 규산염 맨틀로부터 열이 나온다고 밝혔다.
플래닛 나인에 대한 천문학자들의 의견은 분분하다. 수학적으로 알아낸 정보만을 보면 아홉 번째 행성 대접을 해줄만 하다며 반기는 학자들이 많다. 하지만 미국항공우주국(NASA)의 학자들은 아직까지 확실히 관측을 하지 않았기 때문에 좀 더 연구가 필요하다고 말을 아끼고 있다. 플래닛 나인이 정말 아홉 번째 행성이 맞을지, 또 그보다 먼 곳에 열 번째 행성이 있을지 궁금해진다. 5년 뒤를 기다려 보자.
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Intro. 태양계의 9번째 후예
Part 1. 영원한 ‘해바라기’~ 행성은 누구?
Part 2. 수학으로 정체 밝히는 ‘플래닛 나인’
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