혜성

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헤일-밥 혜성. 1997년 3월 촬영

혜성은 태양주위를 지나갈 때 가스를 방출하고 시각적인 대기나 코마 또는 꼬리를 가지는 얼음으로 된 태양계 소천체이다. 이러한 현상은 태양 복사와 태양풍이 혜성의 핵에 영향을 주기 때문이다. 혜성의 핵은 수백 m에서 수십 km에 걸치는 크기를 가지며 얼음, 먼지, 작은 바위 입자 집합체로 구성된다. 혜성의 코마와 꼬리는 훨씬 더 크고 충분히 밝은 경우 망원경의 도움 없이 지구에서 볼 수 있다. 혜성은 다양한 문화에 의해 고대부터 관찰되고 기록되었다.

혜성은 몇 년에서 수백 만년에 이르기까지 넓은 범위의 궤도 기간을 가진다. 단주기 혜성은 카이퍼 벨트 또는 관련된 디스크에서부터 시작된다. 긴주기 혜성은 오르트 구름에서 발생하는 것으로 생각된다. 장주기 혜성은 별과 은하의 흐름에 의하여 발생하는 중력섭동에 의해 오르트 구름에서 태양을 향해 전달된다. 쌍곡선 혜성은 쌍곡선 궤도를 따라 성간 공간 밖으로 나가기 전에 태양계 안쪽을 한번 통과 할 수 있다.

혜성은 중앙 핵을 둘러싼 대기의 확장의 존재에 의해 소행성과 구별된다. 이 대기부분은 코마와 꼬리라고 불려지고 있다. 그러나 태양에 가깝게 여러 번에 통과한 불활성 혜성은 거의 모든 휘발성 얼음과 먼지를 잃고 작은 소행성과 비슷하게 변할 수 있다. 태양계 외부보다는 목성의 궤도내부에 형성한 소행성은 혜성과는 다른 기원을 가지고 있다고 생각된다. 메인 벨트 혜성과 활성 켄타우로스의 발견은 소행성과 혜성의 구분을 흐리게 하고 있다.

2014년 8월 기준으로 5186개의 혜성이 알려져 있고 꾸준히 증가하고 있다. 그러나 이 수치는 잠재적인 혜성의 수의 아주 작은 부분을 나타낸다. 외부 태양계에는 혜성 같은 천체가 약 일조개가 모여있다. 대략 일년에 하나의 희미하고 평범한 혜성을 육안으로 볼 수 있다. 특별히 밝은 혜성은 "위대한 혜성"이라고 한다.

2014년 1월 22일 ESA 과학자들은 소행성대에서 가장 큰 왜소행성인 세레스에서 수증기의 검출을 보고했다. 이 검출은 허셜 우주 망원경의 원적외선 능력을 사용하여 수행하였다. 이번 연구결과는 어느 정도는 기대 밖의 성과인데 소행성의 사촌격이며 얼음성분이 더 많은 천체인 혜성들이 일반적으로 제트나 분출물을 만들어내는 것으로 알려져 있는 반면 소행성 벨트의 천체들은 그러한 모습을 보이지 않았기 때문이다. 한 과학자의 견해를 따르면 "혜성과 소행성간의 경계는 점점 더 불투명해지고 있습니다."라고 했다. 천문학자들이 C/2012 F6 (Lemmon) 및 C/2012 S1 (ISON) 혜성의 내부에 HCN, HNC, H2CO와 먼지가 분포하는 것을 Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA)를 처음으로 사용하여 연구하고 발표했다.

어원

혜성의 궤도와 두 개의 꼬리

혜성이란 단어는 라틴어 comēta 또는 comētēs에서 유래된 고대영어 COMETA에서 유래되었다. 혜성은, 동양에서는 빗자루, 서양에서는 머리를 푼 별로 인식되었다.

혜성의 천문 기호(☄)는 원과 머리카락 같은 꼬리로 표현된다.

물리적 특성

혜성의 구조.

핵

혜성의 본체는 핵으로 불린다. 핵은 순수한 얼음이 아닌, 암석질 또는 유기질의 먼지를 포함하고 있다. 이로부터, 혜성의 핵은 '더러운 눈덩이'에 비유된다. 핵의 표면은 일반적으로 마른 먼지가 많거나 바위투성이고 얼음이 수 미터 두께의 표면지각 아래에 숨겨져 있음을 시사한다. 이미 언급한 가스 이외에 핵에는 다수의 유기 화합물을 함유한다. 메탄올, 사이안화수소, 포름알데히드, 에탄올, 에탄을 포함하고 어쩌면 장쇄 탄화수소 및 아미노산과 같은 더 복잡한 분자를 포함할 수 있다. 2009년 아미노산 글리신이 혜성 먼지에서 확인되었고 NASA의 스타더스트 미션에 의해 회수되었다. 2011년 8월 지구에서 발견된 운석의 연구를 기반으로 DNA와 RNA의 구성 요소는 소행성과 혜성에 의해 형성되었다는 보고서가 제안되었다.

혜성의 핵은, 태양계에 존재하는 천체 중에서도 가장 검다. 1986년, 지오토 탐사기가 핼리 혜성의 핵에 접근하여 핵의 알베도(반사도)가 4%임을 측정하였다. 또한, 딥스페이스 1호도 2001년에 발레리 혜성에 접근, 관측하였고, 핵 표면의 알베도가 2.4% ~ 3% 정도로 측정하였다. 이는, 달이나 아스팔트의 알베도가 7%인 것에 비교하면 매우 낮은 수치이다. 이는 복잡한 유기화합물이 어두운 표면을 구성하고 있다고 생각된다. 태양에 의해 표면이 가열되면 휘발성의 화합물이, 특히 검은 빛의 긴 사슬의 화합물을 남기고 증발하여 석탄이나 원유와 같이 검게 되는 것이다. 혜성의 표면이 매우 검으므로, 열을 흡수하여 바깥층의 기체가 방출된다.

최대 30킬로미터(19마일)의 반경에서 혜성의 핵이 관찰되지만 그들의 정확한 크기를 확인하는 것은 어렵다. P/2007 R5의 핵의 직경은 아마도 100-200m정도 될 것 이다. 기구의 감도 증가에도 불구하고 감지되는 작은 혜성의 부족 현상은 100m(330피트)보다 작은 혜성은 정말로 부족하다는 제안을 주도하고 있다. 알려진 혜성들은 0.6 g/cm3의 평균 밀도를 가지고 있다고 추정되고 있다. 혜성은 질량이 작기 때문에 혜성의 핵 자체중력에 의하여 구형이 되지 않으며 불규칙한 모양을 가지게 된다.

14827 Hypnos와 3552 Don Quixote를 포함한 대략 지구 근처 소행성의 6%는 더 이상 가스방출을 하지 않는 혜성의 불활성 핵인 것으로 생각된다.

코마

혜성주위에 있는 먼지와 가스로 이루어진 거대하고 매우 두꺼운 대기를 코마라고 부른다. 태양의 복사압과 태양풍에 의한 힘이 코마에 가해지면 태양의 반대 방향으로 거대한 꼬리가 생긴다.

코마는 일반적으로 혜성이 태양 중심의 3-4 AU 내에 있을 때 핵에서 뿜어져 나오는 휘발성물질로 90%가 이루어진 h2o와 먼지로 이루어져있다. H2O 부모 분자는 주로 광해리 또는 훨씬 더 작은 범위의 광이온화를 통해 파괴된다. 큰 먼지 입자는 혜성의 궤도 경로를 따라 남아 있는 반면에 작은 입자는 광압 의해 혜성의 꼬리에 태양으로부터 멀리 벗어난다.

혜성의 고체 핵은 일반적으로 60km(37 마일)보다 작게 가로지르지만 코마는 수천 또는 수백만km에 걸치고 때때로 태양보다 커진다. 예를 들어 2007년 10월을 아웃버스트가 발생하고 한달 뒤에 17P/Holmes 혜성은 잠시 동안 태양보다 긴 얇은 먼지 대기를 가졌다. 1811년 대혜성 또한 태양의 직경 정도의 격렬한 코마를 가졌다.

이 거리에서는 태양풍이 가스와 먼지를 코마에서 날려 버릴 수 있을 정도로 강해지고 꼬리가 확대된다. 이온 꼬리가 1AU 이상 확장되는 것이 관찰되었다.

코마와 꼬리 둘 다 태양에 의해 비추어지고 혜성이 태양계 안쪽을 통과할 때 먼지가 태양빛을 직접적으로 반사하고 가스가 이온화 되면서 볼 수 있게 된다. 대부분의 혜성은 망원경의 도움 없이 볼 수 없을 정도로 희미하지만 몇 십 년마다 육안으로 볼 수 있을 정도로 밝게 된다. 때때로 혜성에 존재하는 가스와 먼지의 거대한 폭발이 발생할 수 있고 그때 일정기간 동안 코마의 크기는 매우 증가한다. 2007년도에는 홈즈 혜성에 이러한 일이 일어났다.

1996년 혜성이 X선을 방출하는 것으로 밝혀졌다. 천문학자들은 매우 놀랐는데 X선 방출은 일반적으로 매우 고온의 물체와 연관되기 때문이다. X선은 혜성과 태양풍 사이의 상호 작용에 의해 생성된다.

맥노트 혜성 오스트레일리아 빅토리아의 Swift's Creek에서 2007년 1월 23 촬영

꼬리

태양계 밖에 존재하는 혜성은 비활성상태나 냉동상태로 남아있고 그들의 작은 크기 때문에 찾는 것이 매우 어렵거나 불가능하다. 카이퍼 벨트에서 비활성 혜성의 핵의 통계적 검출은 허블 우주 망원경에 의한 관찰 결과가 보고되었다. 그러나 이러한 탐지 내용은 의문을 제기되었다. 혜성이 태양계 안쪽에 접근하면 태양 복사는 혜성내의 휘발성물질을 기화시키고 스트림을 방출하며 먼지가 그것에 휩쓸린다.

먼지와 가스의 스트림은 각각 약간 다른 방향을 가리키는 자신만의 독특한 꼬리를 형성한다. 먼지 꼬리는 종종 곡선 형태의 꼬리를 형성하도록 하는 방식으로 혜성의 궤도에 남아있다. 이온 또는 유형I의 꼬리는 항상 직접 태양으로부터 먼 쪽을 가리킨다. 왜냐하면 먼지보다는 가스가 공전 궤적을 따라 더 강하게 태양풍에 의해 영향을 받기 때문이다. 가끔씩 지구가 혜성의 공전면을 통과하면 이온 또는 먼지꼬리가 보이는 방향의 반대방향으로 꼬리가 형성될 것이다. 이것이 먼지 레일이다.

먼지 레일의 관측은 태양풍의 발견에 크게 기여했다. 이온 꼬리는 코마에 존재하는 입자의 자외복사에 의한 이온화의 결과로서 형성된다. 입자가 이온화되고 나면 이것은 다시 혜성 주위에 "유도 자기장"을 발생시킨다 혜성과 유도 자기장은 외부 태양풍 입자가 흐르는 것을 방해하는 장애물을 형성한다. 혜성과 태양풍의 상대적인 궤도 속도가 초음속이기 때문에 뱃머리 충격파는 태양풍의 유선 방향에서 혜성의 상류로 형성된다.

이온 꼬리의 부하가 충분하다면 자기장 라인의 어디서나 함께 압착되고 이온 꼬리를 따라 약간의 거리에서 자기 재연결이 발생합니다. 이것은 "꼬리 연결 해제 이벤트"로 이어진다. 이러한 현상은 여러 번 관측되는데 하나의 주목할만한 이벤트는 2007년 4월 20일에 Encke 혜성이 코로나 질량 방출을 통과하는 동안 이온 꼬리는 완전히 단절된 것이다. 이 이벤트는 STEREO 우주 탐사정에 의해 관찰되었다.

2013년 과학자들은 비슷한 조건의 혜성에서 금성의 전리층에서 바깥으로 스트리밍하는 것과 유사한 방식으로 이온 꼬리의 흐름을 보인다고 발표했다.

제트

고르지 않은 가열은 혜성의 핵 표면의 약한 부분에서 가스가 새롭게 생성되는 것을 야기할 수 있다. 이러한 먼지와 가스의 스트림은 핵을 회전시키고 심지어 쪼개지기도 한다. 2010년 드라이 아이스가 혜성에 핵에서 흘러나오는 물질들의 제트에 전원을 공급할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이것은 알려져 있다. 왜냐하면 우주선이 어디서 제트가 나오는지 보일 정도로 아주 가까이 가서 그 시점에서 어떤 물질인지 보여주는 적외선 스펙트럼을 측정했다.

주기적 특성

대부분의 혜성은 한쪽은 태양에 가깝고 다른 한쪽은 태양계 저 멀리 있는 길쭉한 타원형의 궤도를 가진 태양계의 천체이다. 혜성은 궤도 주기의 길이에 따라 분류된다. 더긴 주기를 가지고 있으면 더 길쭉한 타원이 된다.

코후테크 혜성(적색)과 지구(파랑)의 궤도

단주기 혜성

주기 혜성 또는 단주기 혜성은 일반적으로 200년 미만의 궤도 주기를 갖는 것으로 정의된다. 그들은 일반적으로 황도면과 거의 비슷하고 행성과 같은 방향으로 궤도를 돈다 일반적으로 혜성의 궤도의 원일점은 외부 행성의 영역에 존재한다. 예를 들어 핼리 혜성의 원일점은 해왕성의 궤도를 조금 넘어서 있다. 혜성들의 원일점들이 주요 행성의 궤도에 가깝게 있으면 그들을 "집단"이라고 부른다. 이러한 집단은 장주기 혜성이 짧은 궤도 구간에 들어올 때 행성이 포획하여 발생하는 것으로 생각된다.

Encke 혜성은 목성의 궤도에 도달하지 않는 극단적으로 짧은 궤도를 돌고 Encke형 혜성으로 알려진다. 이십년보다 짧은 공전 기간과 낮은 성향을 가진 단주기 혜성을 "목성 집단 혜성"이라고 한다. 20년에서 200년의 궤도 주기를 갖고 경사가 0도에서 90도이상 확장되는 혜성들을 "핼리 형 혜성"이라고 한다. 2014년까지 오직 74개의 핼리형 혜성이 관측된 것에 비하면 목성 집단 혜성은 492개가 확인되었다.

최근 주요벨트 혜성은 소행성벨트 내에서 더 완벽한 원형 궤도를 선회하는 별개의 클래스를 형성하는 것이 발견됐다.

혜성의 타원형 궤도가 자주 거대한 행성에 가까이 가고 있기 때문에 혜성은 더 많이 중력섭동을 받을 수 있다. 단주기 혜성의 원일점은 가스 행성의 궤도 반경과 일치하는 경향을 나타낸다. 오르트 구름에서 들어오는 혜성은 종종 근접 조우의 결과로 거대한 행성의 중력에 의해 궤도가 강하게 영향을 미치는 것은 분명하다 목성은 다른 모든 행성의 합친 것의 두배 이상의 섭동의 원인이다. 짧은 주기의 궤도로 들어오는 장주기 혜성을 빗나가게 할 수 있다.

이들의 궤도적 특성에 기초하여 단주기 혜성은 켄타우로스와 카이퍼 벨트/산란 디스크에서 발생하는 것으로 생각되는 반면에 장주기 혜성의 기원은 훨씬 더 먼 구형 오르트 구름이라고 생각된다. 혜성과 비슷한 천체의 군집은 먼 지역에서 원형 궤도를 그리며 태양을 공전하는 것으로 추정된다. 때때로 외부 행성의 중력의 영향 또는 가까운 별이 눈에 보이는 혜성을 만들기 위해 태양의 안쪽 타원 궤도로 던질수 있다. 주기 혜성의 복귀와 달리 이전의 관찰에 의해 그 궤도를 계산하는 메커니즘을 통해서는 새로운 혜성의 모습은 예측할 수 없다.

장주기 혜성

장주기 혜성은 200년에서 수천 년의 주기를 갖는 이심률이 매우 큰 궤도를 갖는다. 이심률이 1보다 큰 경우 근일점 근처를 지날 때 혜성이 태양계를 떠나지 않는다. 예를 들어 McNaught 혜성은 2007년 1월에 근일점 통과할 때 태양 중심에서 1.000019의 이심률을 가진다. 그러나 태양에서 멀리 이동하면 이심률이 1이하로 떨어지기 때문에 약 92,600년의 궤도로 태양에 묶여있다. 장주기 혜성의 미래의 궤도 제대로 얻으려면 행성의 지역을 떠난 후의 결합된 궤도를 계산되고 태양계의 질량 중심에 대하여 계산된다. 정의에 의해 장주기 혜성은 태양에 중력에 묶여 남아있다. 장주기 혜성의 궤도는 외부 행성을 넘어서 원일점을 가지고 그들의 궤도면은 황도 근처에 있을 필요는 없다. West 혜성과 C/1999 F1 혜성 같은 장주기 혜성은 거의 70,000AU 거리에 궤도 최원점과 6,000,000년정도의 주기를 가질 수 있다.

단일 발현 혜성이나 비주기 혜성은 내부 태양계의 근일점 부근에서 포물선 또는 약간의 쌍곡선 궤도를 가지고 있기 때문에 장주기 혜성과 비슷합니다. 그러나 거대한 행성의 중력 교란은 혜성의 궤도를 변경하도록 한다. 단일 발현 혜성과 혜성은 그것과 함께 쌍곡선 또는 포물선 결합이 있으면 혜성이 태양을 한번 지나고 나서 영구적으로 태양계를 탈출하도록 만든다. 태양의 Hill sphere는 최대 23만 AU의 불안정한 경계를 가지고 있다. C/1980 E1혜성은 근일점을 통과하기 전에는 대략 710만년의 주기를 가지고 있었지만 1980년 목성과의 조우는 혜성을 가속시키고 알려진 쌍곡선 혜성 중에 가장 큰 이심률을 갖는 혜성이 되었다.

오르트 구름과 언덕 구름

오르트 구름은 태양으로부터 50,000AU나 약 1광년 떨어진 곳에 아무렇게나 놓여있을 지 모른다는 가설이 세워진 구상모형 혜성의 구름이다. 일부는 10만에서 20만AU 사이의 바깥쪽 가장자리에 위치한다고 추정한다. 이 지역은 20,000-50,000AU의 구형 모양의 외부 오르트 구름과 2,000-20,000AU의 도넛 모양의 내부 오르트 구름으로 세분화 할 수 있다. 외부 구름은 약하게 태양 바인딩하고 해왕성의 궤도 안쪽에 장주기(아마도 핼리 타입의) 혜성을 공급한다. 내부 오르트 구름은 1981년에 그 존재를 제안한 J. G. Hills의 이름을 따서 언덕구름으로 알려져 있다.

언덕 구름은 수십 억년 후 오르트 구름의 지속적인 존재에 대해 설명한다.

Exocomets

Exocomets는 태양계를 넘어서도 탐지되고 은하에서 흔히 있을 수 있다. 처음 발견한 exocomet 시스템은 Beta Pictoris주위에 있었다. 2013년까지 총 10개의 exocomet 시스템이 별에 근접통과 할 때 혜성에서 방출되는 가스구름에 의해 발생하는 흡수 스펙트럼을 사용하여 확인되었다.

혜성의 효과

유성우에 연결

기체 방출의 결과 혜성은 그 여파로 대규모 고체 파편의 흔적을 남기고 복사압과 태양풍에 의해 일소된다. 혜성의 경로가 태양 주위를 도는 지구 궤도의 경로를 가로 지르는 경우에는 지구가 파편의 흔적을 통과 하는 시점에서 유성우가 될 가능성이 있다. 예를 들어, 페르세우스 유성우는 지구가 Comet Swift–Tuttle의 궤도를 통과 하는 매년 8월 9일부터 13일에 발생한다. 핼리 혜성은 10월의 오리온 유성우의 소스이다.

혜성과 생활에 미치는 영향

많은 혜성과 소행성은 초기 단계의 지구에 충돌했다. 많은 과학자들은 약 4억년 전에 원시 지구에 충돌한 혜성이 현재 지구의 상당한 부분의 바다를 채울 정도로 방대한 양의 물을 가져 왔다고 생각합니다. 다른 연구자들은 이러한 이론에 의문을 제기했다. 혜성의 상당한 양의 유기 분자 검출이 혜성이나 운석이 지구 생명의 전구체를 가져왔다는 추측을 주도하고 있다. 2013년 혜성과 같은 바위와 얼음표면 사이의 충돌이 충격 압축 합성에 의하여 만들어지는 아미노산을 생성할 수 있는 잠재력이 있다고 제안되었다.

장기간의 혜성 충돌은 달의 얼음으로서 존재하는 상당량의 물을 전달했다고 의심한다. 혜성과 유성체 충격이 tektites 와 australites의 존재에 기여했다고 추정한다.

혜성의 운명

태양계에서 이탈(배출)

쌍곡선 혜성처럼 혜성이 충분히 빨리 주행하는 경우 태양계를 떠날 수 있다. 현재까지 혜성은 목성과 같은 태양계의 다른 물체와의 상호 작용에 의해 배출되는 것으로 알려져 있다.

휘발성 소진

목성 집단 혜성과 장주기 혜성은 매우 다른 페이딩 법칙을 준수하기 위해 나타난다. JFCs은 약 10,000년에서 궤도주기의 1,000배의 수명기간 동안 활성상태인 반면에 장주기 혜성은 훨씬 더 빨리 사라진다. 오직 장주기 혜성의 10퍼센트만 50번의 근일점을 통과하면서 살아남고 1퍼센트만 2000번의 근일점을 통과하면서 살아남을 수 있다. 결국 혜성의 핵에 포함된 휘발성 물질의 대부분은 증발하고 혜성은 소행성과 유사한 작고 어두운 불활성 덩어리나 파편이 된다. 타원형 궤도의 일부 소행성은 지금은 Extinct comet으로 식별한다. 대략 6퍼센트의 지구 근처 소행성은 더 이상 가스를 방출하지 않는 혜성의 불활성 핵일 것으로 생각된다.

붕괴

일부 혜성의 핵은 산산이 분할되는 혜성의 관찰에 의해 깨지기 쉬운 것으로 결론되었다. 중요한 혜성 붕괴는 1993년에 발견된 슈메이커-레비 9 혜성의 것이다. 1992년 혜성의 근접 조우중 여러 조각으로 깨지고 1994년 7월의 육일 동안 이 조각은 목성의 대기로 떨어졌다. 천문학자들은 처음으로 태양계의 두 물체 사이의 충돌을 관측했다. 다른 분할 혜성에는 3D/Biela혜성과 73P/Schwassmann–Wachmann혜성이 포함되어 있다. 그리스 사학자인 Ephorus는 기원전 372년부터 373년의 겨울에 혜성이 조각나는 것을 기록했다. 혜성의 분열에는 열응력, 내부의 가스압력이나 충격이 기인한다고 추측된다.

42P/Neujmin혜성과 53P/Van Biesbroeck혜성은 모혜성의 파편인 것으로 보인다. 수치적분법은 두혜성이 1850년 1월에 목성 가까이 접근했고 1850년 이전에는 동일한 궤도를 가지는 것을 보여주고 있다.

West 대혜성과 Ikeya–Seki 대혜성을 포함한 일부 혜성은 근일점을 통과하는 동안 붕괴되는 것이 관측되었다. 1846년에 근일점을 통과하는 동안 두 조각으로 쪼개진 비엘라 혜성이 하나의 중요한 예이다. 이 쌍혜성은 1852년에 개별적으로 볼 수 있었지만 이후 결코 다시 볼 수 없었다. 대신에 1872년과 1885년도에는 혜성을 볼 수 있었어야 할 때 화려한 유성우를 볼 수 있었다. 소규모 유성우인 안드로메다유성군은 매년 11월에 발생하고 이는 지구가 Biela혜성의 궤도를 교차 하기 때문이다.

충돌

일부 혜성은 태양에 떨어지거나 다른 행성이나 천체에 충돌하는 보다 화려한 끝을 맞이한다. 혜성과 행성 또는 위성 사이의 충돌은 초기 태양계에서 일반적이었다: 예를 들어, 달에 있는 수많은 분화구의 일부는 혜성에 의해 발생했을 수 있다. 최근의 행성과 혜성의 충돌은 1994년 7월에 발생한 슈메이커-레비 9 혜성이 쪼개져 목성과 충돌한 것이다.

명명법

혜성에 주어진 이름은 지난 두 세기 동안 여러 가지 규칙을 따랐다. 20세기 이전의 대부분의 혜성은 단순히 나타난 연도가 언급되었고 때때로 특히 밝은 혜성에 대해서는 “1680년 대혜성”,”1882년 대혜성”,“1910년 1월의 대혜성”과 같이 추가적인 형용사가 붙었다.

Edmund Halley는 1531혜성, 1607혜성 및 1682혜성이 동일한 천체인 것을 입증하고 1759년에 다시 돌아오는 것을 성공적으로 예측하여 이후 그 혜성은 핼리 혜성으로 알려지게 되었다. 마찬가지로 주기 혜성으로 두번째와 세번째로 알려진 Encke혜성과 Biela혜성은 원래의 발견자가 아닌 궤도를 계산한 천문학자들의 이름을 따서 명명되었다. 그 이후로 주기적인 혜성은 일반적으로 발견자의 이름을 따서 명명하지만 한번만 나타났던 혜성은 지속적으로 해당 연도를 불려지고 있다.

20세기 초반에 혜성 발견자의 이름을 붙이던 규칙은 일반화 되고 그것이 현재까지 계속 남아있다. 혜성은 발견자 이름을 따서 명명 될 수 있거나 악기나 프로그램을 이용하여 찾을 수 있다.

혜성 연구의 역사

초기 관찰과 생각

중국의 갑골과 같은 고대 물체에서 혜성의 출연이 수천 년 동안 인간에 의해 발견된 것으로 알려져 있다 혜성은 보통 왕또는 귀족남자의 죽음이나 앞으로 올 재앙, 심지어 지상 주민에 대한 하늘의 존재의 공격으로 해석하는 나쁜 징조로 간주되었다. 혜성이 황도12궁의 외부에 나타나고 며칠에 걸쳐 밝기가 변하는 사실에 기인하여 아리스토텔레스는 혜성이 대기 현상이 있다고 믿었다. 플리니우스는 혜성이 정치적 불안과 죽음에 연결되어 있다고 믿었다.

16 세기에 지리적으로 분리된 관찰자에 의하여 수집되어 관측된 1577년 대혜성의 시차를 측정하여 티코 브라헤는 혜성이 지구 대기권 밖에 존재해야 한다는 것을 입증했다. 측정의 정밀도 내에서 이 혜성은 적어도 지구에서 달까지의 거리의 4배이상 멀다는 것을 의미한다.

궤도 연구

1705년 Edmond Halley는 뉴턴의 법칙을 적용하여 23개의 혜성의 발현을 계산하고 1337년과 1698년 사이에 실제로 발생했었다. 그는 1531혜성, 1607혜성 및 1682혜성이 매우 유사 궤도요소를 가지고 있음을 지적하고 그는 목성과 토성에 의한 중력 섭동의 관점에서 약간의 차이를 고려하여 추가할 수 있었다. 이러한 세 가지의 발현이 동일한 혜성에서 발현된 것을 확신하고 1758-9년에 다시 나타날 거라고 예측했다. 핼리가 예측한 다시 되돌아오는 날짜는 세 프랑스 수학자들로 구성된 팀에 의해 수정되었다. 혜성이 예측된 날짜로 돌아왔을 때 핼리 혜성으로 알려지게 되었다. 핼리 혜성은 2061년에 다시 나타난다.

물리적 특성에 관한 연구

아이작 뉴턴은 혜성을 컴팩트하며 내구성 고체는 완곡한 궤도에 따라 이동하고 꼬리는 증기로 된 얇은 스트림을 방출한다고 설명했다. 뉴턴은 혜성이 생명유지 구성요소의 기원이라고 추측했다.

18 세기 초에 일부 과학자들은 혜성의 물리적 조성물 등에 관한 올바른 가설을 만들었다. 1755년 Immanuel Kant는 혜성은 일부 휘발성 물질로 구성되어 있다고 가정했다. 휘발성 물질의 증발은 근일점 근처에서 화려한 연출을 생기게 한다. 독일의 수학자 Friedrich Wilhelm Bessel은 증착 물질의 분사력이 혜성의 궤도를 크게 바꿀 수 있을 만큼 강력하다고 제안했다. 그리고는 Encke 혜성의 비 중력운동이 이러한 현상의 결과라고 주장했다.

1950년 Fred Lawrence Whipple은 혜성이 얼음을 포함하는 바위로 된 물체라기 보다는 약간의 먼지와 바위를 포함하는 얼음 물체라고 주장했다. 이 "더러운 눈덩이"모델은 곧 인정되었고 1986년 핼리 혜성의 코마를 통과하면서 핵을 촬영하고 분출 물질을 관측한 우주선에 의해 지지되었다.

우주선 임무

혜성에 얼마나 많은 얼음이 존재하는 것에 대한 논쟁은 계속된다. 2001년 딥 스페이스 1호는 Borrelly 혜성의 표면의 고해상도 이미지를 얻었다. Borrelly 혜성의 표면이 26에서 71°C 사이의 온도를 가지며 매우 어둡고 고온 건조한 것을 알 수 있었다. 얼음이 태양열의 영향에 의해 제거되거나 Borrelly 혜성의 뒤덮고 있는 매연 같은 물질에 의해 숨겨져 있는 것을 시사한다.

2005년 7월 딥 임팩트 무인 탐사정은 내부를 조사하기 위해 Tempel 1 혜성의 분화구에 충돌했다. 이 임무는 혜성의 얼음의 대부분이 표면 아래에 있음을 암시하는 결과를 산출했고 축적된 얼음이 Tempel 1 혜성의 코마의 형태가 되는 수분을 공급한다. 2010년 11월 4일에 Hartley 2혜성을 저공 비행하면서 EPOXI로 명칭이 변경되었다.

스타 더스트 임무에서 가져온 데이터는 Wild 2의 꼬리에서 가져온 물질이 오직 1000도 이상에서의 높은 온도에서 태어날 수 있는 결정체라는 것을 보여준다. 혜성은 태양계 바깥에 형성되지만 태양계의 초기 형성 때 물질의 반경 방향 혼합이 프로토 행성 디스크를 통해 물질을 재배포 하는 것으로 생각된다. 그래서 혜성 또한 뜨거운 태양계 안쪽에 형성된 결정성 입자를 포함한다. 이것은 혜성 스펙트럼뿐만 아니라 샘플 리턴 미션에서도 볼 수 있다. 여전히 현재까지 채취된 물질들은 "혜성의 먼지는 소행성 물질을 닮았다"고 설명하고 있다. 이 새로운 결과는 과학자들이 혜성의 본질과 소행성과의 구별을 다시 생각하도록 강요했다.

Rosetta 탐사정은 현재 Churyumov–Gerasimenko 혜성의 주위를 불규칙한 궤도로 돌고있다. 2014년이후에 궤도를 안정시키고 표면에 작은 착륙선을 배치할 것이다.

예시

대혜성

약 십 년에 한번 충분히 밝게 빛나는 혜성은 우연히 목격한 사람에 의해 알려지고 대혜성으로 지정한다.

많은 수의 요소가 혜성의 밝기의 예측을 크게 다르게 할 수 있어서 훌륭한 혜성이 될 것인지 예측하는 것은 악명 높게 어렵다. 대체로 혜성이 크고 활성 핵이 있으며 태양가까이 통과하고 지구에서 태양에 의해 가려지지 않아 볼 수 있고 밝게 빛나면 그 혜성은 대혜성이 될 수 있다. Kohoutek혜성은 모든 기준을 만족하고 장엄한 혜성이 될 것으로 예상했지만 그렇게 되지 못했다. 3년 후에 등장한 웨스트 혜성은 훨씬 낮은 기대를 가지고 있었지만 매우 인상적인 혜성이 되었다.

20세기에는 연속으로 두 개가 도착하기 전에는 대혜성의 발현 없이 긴 간격이 있었다. Hale–Bopp혜성에 이어 1996년에 Hyakutake혜성이 발견됐다. 21세기의 첫번재 대혜성은 2007년 1월에 육안 관측된 C/2006 P1 (McNaught)이다. 그것은 40년 동안 가장 밝은 혜성이었다.

선그레이징 혜성

선그레이징 혜성은 근일점에서 일반적으로 몇 백만 킬로미터 이내로 태양을 통과하는 혜성이다. 작은 선그레이징 혜성은 태양에 가까워 지는 동안 완전히 사라질 수 있지만 큰 선그레이징 혜성은 수많은 근일점을 통과하고도 살아 남을 수 있다. 그러나 그들이 종종 경험하는 강력한 기조력은 자신의 분열로 이어진다.

SOHO에 의해 관측된 선그레이징 혜성의 약 90%가 크로이츠 혜성군의 구성원이다. 크로이츠 혜성군은 거대한 하나의 혜성이 태양계를 처음으로 통과할 때 여러 개의 작은 혜성들로 쪼개지면서 발생했다고 믿어진다. 나머지 선그레이징 혜성은 산발적으로 포함되어있지만 Kracht, Kracht 2a, Marsden, Meyer그룹등 네 개의 관련 그룹들이 그들 사이에서 발견되었다. Marsden과 Kracht 그룹은 모두 Quadrantids 유성우와 Arietids 유성우의 부모혜성으로 알려진 96P/Machholz 혜성과 관련이 있을 것으로 보인다.

특이한 혜성

알려진 수천 개의 혜성 중에는 일부 특이한 특성의 혜성이 존재한다. Encke 혜성의 궤도는 소행성 벨트 외부에서 수성의 궤도 안쪽인 것에 반하여 29P/Schwassmann–Wachmann 혜성은 현재 완벽한 원형 궤도를 이루며 목성과 토성궤도 사이를 돌고 있다. 희미한 코마가 발견 될 때까지 2060 Chiron은 원래 소행성으로 분류되었다. 마찬가지로 Shoemaker–Levy 2혜성은 원래 1990 UL3소행성으로 지정되었다.

관측

혜성은 넓은 필드 망원경이나 쌍안경을 이용한 육안을 사용하여 사진같이 발견 할 수 있다. 이러한 SOHO와 같은 일부 관측 위성에 의해 축적된 이미지를 다운로드하여 이용하면 광학 기기를 이용하지 않고 아마추어 천문학자들이 선그레이징 혜성을 찾을 수 있게 한다. SOHO의 2천번째 혜성은 2010년 12월 26일 폴란드 아마추어 천문학자인 Michał Kusiak에 의해 발견됐다. 그리고 동시발견자인 Hale-Bopp(Hale은 아마추어 아니었지만)은 아마추어 장비를 사용했다.

실종

얼마간의 주기적인 혜성은 수십 년 또는 이전 세기에 발견되었지만 현재는 사라진 혜성이다. 미래의 모습을 예측하기에는 혜성의 궤도가 충분히 알려져 있지 않거나 혜성은 이미 붕괴되어버렸다. 그러나 가끔씩 "새로운" 혜성이 발견되고 혜성의 궤도를 계산하여 예전의 “사라진" 혜성이라는 것을 보여주기도 한다. 예시로 11P/Tempel–Swift–LINEAR혜성은 1869년에 발견됐지만 목성에 의한 교란 때문에 1908년 이후 관측이 불가능 하였다. 2001년에 우연히 재발견될 때까지 11P/Tempel–Swift–LINEAR혜성은 다시 찾을 수 없었다.

혜성 & 문화

대중 문화에서 혜성에 대한 묘사는 운명의 전조 또는 세계 바꾸는 변화의 전조로서 서양문화가 혜성을 보는 시각에 확실하게 뿌리를 두고 있다. 핼리 혜성은 단독으로 많은 종류의 출판물이 발생했다. 주목할만한 사람의 탄생 및 죽음과 혜성의 별도의 모습과 일치하는 것이 특히 유명했다

과거에는 밝은 혜성이 종종 공포의 계시거나 일반 인구의 히스테리등 나쁜 징조로 생각된다. 최근에 1910년 핼리 혜성이 통과할 때 지구는 혜성의 꼬리를 통과했다. 그리고 꼬리에 수백만 명을 중독시키는 독이 있다는 잘못된 보도 때문에 공포를 발생시킨 반면에 1997년 헤일-밥 혜성의 발현은 천국의 문 숭배 집단의 자살을 촉발했다.

공상 과학 소설에서 혜성의 영향은 지구 종말의 트리거 또는 좀비의 무리와 같은 위협을 과학기술과 영웅적 자질로 극복하는 것으로 묘사 되었다.

더 보기

• 유성우
• 소행성
• 크로이츠 혜성군
• 홈즈 혜성
• 충돌 사건
• 주기 혜성
• 비주기 혜성
• 주기 순 혜성 목록

참고문헌

• 김수길.윤상철 역, 이순지 저, 《천문류초》, 1998(원본은 조선 초 세종대 간행).
• 이병도 역, 김부식 저, 《삼국사기》, 을유문화사, 1983(원본은 고려 인조대 간행).
• 일연 저, 《삼국유사》
• 《고려사》 〈志〉, 조선초.
• 《조선왕조실록》, 조선시대.

바깥 고리

• International Meteor Organization 국제유성협회
• 문학교육사이트 - 혜성가
• 네이버 캐스트 - 혜성, 소행성과 혜성
• (영어) 혜성 - Curlie