세드나

세드나(Sedna)는 지금까지 지구에서 추적된 천체 중 가장 멀리 떨어진 세계에 속하며, 그 궤도는 우리가 흔히 떠올리는 태양계의 모습에 거의 속하지 않을 만큼 극단적입니다. 태양에 가장 가까이 접근했을 때조차 76천문단위(AU) 떨어져 있는데, 이는 해왕성 거리의 두 배가 넘습니다. 그곳에서부터 세드나는 11,400년에 걸친 궤도를 그리며 바깥쪽으로 뻗어나가는데, 이는 지구-태양 거리의 수백 배에 달합니다. 지름은 약 1,000km(반지름 약 498km)로, 왜소행성으로 널리 취급될 만큼 크지만, 국제천문연맹(IAU)은 아직 공식 목록에 이를 올리지 않았습니다.

세드나가 중요한 이유는 크기가 아니라 그 위치에 있습니다. 세드나는 알려진 행성들의 중력이 전혀 미치지 못하는, 거의 텅 빈 공간을 돌고 있습니다. 이는 태양계의 먼 과거에 무언가가 세드나를 그곳에 가져다 놓았음을 의미하며, 그 역사를 읽어내는 것이 천문학자들이 세드나를 그토록 면밀히 관찰하는 이유 중 하나입니다.

모든 것의 끝자락에 있는 궤도

세드나는 지금까지 목록화된 거의 모든 천체와 다른, 길게 늘어진 타원 궤도를 그립니다. 궤도 장반경은 약 506AU이고, 행성들의 공전면에 대해 11.9도 기울어져 있으며, 약 0.85에 달하는 이심률 때문에 태양까지의 거리가 한 바퀴를 도는 동안 엄청나게 변합니다. 근일점에서는 약 76AU(114억km)까지 접근하고, 원일점에서는 약 937AU, 즉 태양으로부터 약 1,400억km까지 멀어집니다. 한 바퀴를 도는 데 약 11,400년이 걸리는데, 이는 기록된 인류 문명 전체보다도 긴 시간입니다.

바로 이 기하학적 구조가 수수께끼입니다. 해왕성에 의해 바깥쪽으로 흩어진 천체들은 보통 해왕성이 계속 영향을 미칠 수 있을 만큼 가까운 근일점을 유지하지만, 세드나는 거대 행성들에 전혀 접근하지 않습니다. 세드나의 궤도는 다른 무언가에 의해 들어 올려지고 분리되었어야 합니다. 가상의 먼 행성이거나, 태양이 탄생한 성단에 속한 별들의 중력이거나, 태양계 초기 역사에서 있었던 항성의 근접 통과일 수 있습니다. 세드나는 그 사건이 무엇이었는지를 기록하고 있는 소수의 천체 집단, 즉 '세드노이드(sednoids)'의 원형입니다.

얼어붙은 짙은 붉은색 표면

세드나는 태양계에서 가장 붉은 천체 중 하나로, 화성만큼이나 붉지만 그 이유는 전혀 다릅니다. 이 색은 톨린(tholin)에서 비롯되는데, 이는 수십억 년에 걸쳐 자외선과 우주선이 단순한 얼음을 서서히 가열하면서 만들어진 어둡고 진흙 같은 복잡한 유기 분자 막입니다. 이 색조 아래 표면은 물얼음, 메탄, 그리고 아마도 질소가 섞여 있으며, 놀라울 만큼 균일하게 나타나는데, 이는 세드나가 너무 고립되어 있어 새롭고 밝은 물질을 드러낼 만한 충돌이 거의 일어나지 않기 때문일 가능성이 큽니다.

2022년 제임스웹 우주망원경(JWST)이 세드나에 적외선 분광기를 조준하여 에탄 얼음의 뚜렷한 흔적과 함께 아세틸렌, 에틸렌을 발견했습니다. 이들은 메탄이 오랜 시간에 걸쳐 방사선을 받았을 때 정확히 예상되는 생성물로, 세드나에 녹슨 듯한 색조를 부여하는 느린 화학적 처리 과정을 그 자리에 얼어붙은 채로 보여주는 화학적 증거입니다.

상상할 수 있는 가장 추운 곳에 가까운 세계

이 정도 거리에서는 태양이 매우 밝은 별 하나에 지나지 않으며, 세드나는 우리가 측정할 수 있는 가장 차가운 천체 중 하나입니다. 표면 온도는 궤도의 대부분 구간에서 약 12K(약 섭씨 영하 260도) 부근에 머물며, 근일점 부근의 짧은 온화한 시기에도 약 36K, 대략 섭씨 영하 237도를 크게 넘지 않을 것으로 예상됩니다. 가장 멀리 떨어져 있을 때 세드나에 도달하는 햇빛의 양은 지구에 내리쬐는 양의 약 백만분의 1 수준입니다.

발견과 어울리는 이름

세드나는 2003년 11월 14일 캘리포니아 공과대학(Caltech)의 마이크 브라운, 채드 트루히요, 데이비드 라비노위츠가 팔로마 천문대의 새뮤얼 오신 망원경을 이용해 멀리 있는 느리게 움직이는 천체를 찾는 탐사 프로젝트의 일환으로 발견했습니다. 어둡고 느린 움직임 때문에 처음에는 확인하기가 어려웠으며, 브라운은 한때 이를 '방황하는 네덜란드인(the Flying Dutchman)'이라는 별명으로 부르기도 했습니다. 소행성 번호 90377을 부여받은 이 천체는 전설에 따르면 북극해의 차가운 심연에 산다고 하는 이누이트족의 바다 여신 이름을 따서 공식적으로 명명되었습니다. 영원한 극한의 추위에 갇힌 세계에 걸맞은 이름입니다.

숨겨진 역사를 가리키는 이유

세드나는 태양계 외곽에서 아직 발견되지 않은 구조를 찾는 지속적인 탐구에서 가장 강력한 증거 중 하나입니다. 세드나의 궤도는 알려진 행성들로는 설명할 수 없기 때문에, 먼 곳에 있는 '행성 9(Planet Nine)'를 주장하는 논거의 핵심 자료가 되었으며, 반대로 태양이 태어난 성단이 오래전 이 영역을 빚어냈다는 견해를 뒷받침하는 근거로도 쓰입니다. 이후 발견된 2012 VP113과 렐레아쿠호누아(Leleākūhonua) 같은 비슷하게 분리된 천체들은 세드나와 비슷한 세계들이 발견되기를 기다리는 하나의 집단 전체가 존재할 수 있음을 암시하며, 각각이 태양계 초창기 같은 장(章)의 한 조각입니다.

드물고 좁아지는 창

세드나는 이제 태양 쪽으로 접근하고 있습니다. 세드나는 2076년 7월 18일경 근일점에 도달하는데, 이는 1만 1천 년 넘는 기간 중 태양에 가장 가까이 다가가는 시점입니다. 그래서 목성의 중력 도움을 이용해 2030년대와 2040년대에 발사하여 세드나가 상대적으로 가까이 있을 때 도달할 수 있는 임무 구상들이 검토되어 왔습니다. 지금까지 어떤 우주선도 세드나를 방문한 적이 없으며, 이번 접근이 지나면 세드나는 다시 먼 어둠을 향한 긴 여정을 시작해, 이후 1만 1천 년 이상 돌아오지 않을 것입니다.

지구의 관측자에게 세드나는 손이 닿지 않는 존재입니다. 등급 약 21에 불과해 그 어떤 뒷마당 망원경으로도 보기에는 너무 어두우며, 희미한 하나의 점으로라도 포착하려면 대형 전문 관측 장비가 필요합니다. 세드나의 이야기는 접안렌즈를 통해서가 아니라 데이터와 스펙트럼을 통해 전해지는 이야기이며, 태양 가족이 실제로 얼마나 멀리까지 뻗어 있는지를 보여주는 먼 이정표입니다.