가이아는 소행성의 미스터리를 풀고 그 안에 무엇이 있는지 밝혀냅니다.

EPSC-DPS2025에서 결과를 발표한 도쿄 대학의 Wen-Han Zhou 박사는 “Gaia의 고유한 데이터 세트, 고급 모델링 및 AI 도구를 활용하여 소행성 회전을 형성하는 숨겨진 물리학을 밝혀냈으며 고대 세계의 내부를 볼 수 있는 새로운 창을 열었습니다”라고 말했습니다.

전체 하늘을 조사하는 동안 Gaia 임무는 소행성이 회전하면서 시간이 지남에 따라 반사되는 빛이 어떻게 변하는지 설명하는 광 곡선을 기반으로 소행성 회전에 대한 거대한 데이터 세트를 생성했습니다. 소행성 데이터를 회전 기간과 직경의 그래프에 표시하면 놀라운 점이 눈에 띕니다. 두 개의 서로 다른 개체군을 나누는 것처럼 보이는 간격 또는 구분선이 있다는 것입니다.

이제 Zhou가 이끄는 연구는 그가 프랑스의 Observatoire de la Côte d’Azur에 있는 동안 수행되었으며 이러한 격차의 이유를 밝혔으며 이를 통해 소행성 회전에 대한 오랜 미스터리를 해결했습니다.

Zhou는 “우리는 두 가지 핵심 과정, 즉 소행성을 충격으로 충격을 가해 텀블링 상태로 만들 수 있는 소행성 벨트의 충돌과 회전을 점차적으로 부드럽게 만들어 안정적인 회전으로 되돌리는 내부 마찰 사이의 줄다리기를 고려하는 소행성 스핀 진화의 새로운 모델을 구축했습니다.”라고 말했습니다. “이 두 가지 효과가 균형을 이루면 소행성 인구에 자연적인 구분선이 생깁니다.”

Gaia의 소행성 카탈로그에 기계 학습을 적용한 다음 결과를 모델의 예측과 비교함으로써 Zhou 팀은 간격의 위치가 모델이 예측한 것과 거의 완벽하게 일치한다는 것을 발견했습니다.

간격 아래에는 회전 주기가 30시간 미만인 소행성이 천천히 굴러다니는 반면, 간격 위에는 더 빠른 ‘순수한’ 회전하는 소행성이 있습니다.

수십 년 동안 천문학자들은 단일 회전축을 중심으로 회전하는 것이 아니라 왜 그렇게 많은 소행성이 혼란스럽게 굴러가는지, 그리고 왜 더 작은 소행성이 천천히 굴러갈 가능성이 더 높은지에 대해 의아해해 왔습니다.

Zhou의 연구는 충돌과 햇빛의 영향이 핵심이라는 것을 보여줍니다. 텀블링 동작은 일반적으로 소행성이 천천히 회전할 때 시작됩니다. 회전 속도가 느리다는 것은 충돌로 인해 더 쉽게 방해를 받을 수 있다는 것을 의미하며, 이로 인해 소행성은 혼란스러운 혼란에 빠질 수 있습니다.

일반적으로 햇빛의 미묘한 힘으로 인해 소행성은 회전을 멈추고 회전하게 될 것으로 예상됩니다. 소행성의 표면은 태양으로부터 열을 흡수하여 다른 방향으로 다시 방출합니다. 방출된 광자는 소행성에 작은 힘을 가해 시간이 지남에 따라 쌓이고, 소행성에 따라 회전 속도를 높이거나 낮출 수 있습니다. 축을 중심으로 원활하게 회전하는 소행성의 경우 햇빛이 흡수되고 재방출되는 방향이 일정하게 유지되어 햇빛이 밀어내는 힘이 커질 수 있습니다.

그러나 요동치는 소행성의 경우 햇빛의 효과는 훨씬 약합니다. 그것들은 혼란스럽게 회전하기 때문에 표면의 다른 부분이 주어진 시간에 열을 흡수하고 다시 방출합니다. 소행성을 지속적으로 밀어내는 대신 햇빛을 흡수하고 다시 방출하는 효과가 부드러워지므로 어느 방향으로든 밀어주는 것이 선호되지 않습니다. 결과적으로 천천히 굴러가는 소행성은 회전을 매우 느리게 변화시키고 가이아 관측 데이터의 간격 아래에 있는 느린 회전 영역에 갇히게 됩니다.

이 발견에는 실용적인 유용성이 있습니다. 소행성 내부 구조의 강성이 회전과 어떤 관련이 있는지 이해함으로써 해당 지식을 사용하여 소행성의 내부 특성을 추론하는 것이 가능합니다. 가이아 데이터에서 발견한 결과는 소행성이 두껍고 먼지가 많은 표토로 뒤덮인 많은 구멍과 구멍이 있는 느슨하게 결합된 잔해 더미라는 그림을 뒷받침합니다.

소행성의 특성을 이해하는 것은 충돌 과정에서 위험한 소행성을 어떻게 편향시키는지에 영향을 미칩니다. 왜냐하면 잔해더미 소행성은 NASA의 DART와 같은 운동 충격에 고체, 강체와 다르게 반응하기 때문입니다. 이러한 발견 덕분에 천문학자들은 잠재적으로 위험한 소행성의 내부 구조에 대한 광범위한 카탈로그를 곧 확보할 수 있었으며, 이를 통해 소행성을 편향시키는 방법에 대한 열쇠를 얻을 수 있었습니다.

Zhou는 “Vera C. Rubin Observatory의 LSST(Legacy Survey of Space and Time)와 같은 향후 조사를 통해 이 방법을 수백만 개의 더 많은 소행성에 적용하여 소행성의 진화와 구성에 대한 이해를 높일 수 있을 것”이라고 말했습니다.