NASA의 DART(이중 소행성 방향 전환 테스트) 임무는 작은 소행성의 움직임을 변경하는 것 이상의 역할을 했습니다. 새로운 연구에 따르면 2022년 9월 우주선이 소행성 위성 디모르포스(Dimorphos)와 고의적으로 충돌한 결과 태양 주위의 전체 소행성계의 경로도 약간 바뀌었다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 발견은 잠재적으로 위험한 지구 근처 물체의 방향을 바꾸는 행성 방어 방법으로 운동 충격 장치가 사용될 수 있다는 강력한 증거를 제공합니다.
Dimorphos와 더 큰 파트너인 Didymos는 중력에 의해 서로 묶여 있습니다. 두 소행성은 과학자들이 쌍성계라고 부르는 공유 질량 중심을 공전합니다. 그것들은 중력적으로 연결되어 있기 때문에 둘 중 하나의 변화가 다른 것의 움직임에 영향을 미칠 수 있습니다.
인류가 처음으로 태양 궤도를 변경했습니다.
저널에 발표된 연구에 따르면 과학 발전과학자들은 충돌 후 소행성 쌍의 움직임을 주의 깊게 추적했습니다. 그들의 측정에 따르면 태양 주위를 도는 시스템의 770일 궤도는 충돌 후 몇 분의 1초만큼 변경되었습니다.
이는 인간이 만든 우주선이 태양 주위의 자연 물체의 궤도를 측정 가능하게 변경한 최초의 사례입니다.
워싱턴에 있는 NASA 본부의 태양계 소형 물체 수석 과학자인 Thomas Statler는 “이것은 궤도에 대한 작은 변화이지만 충분한 시간이 주어지면 작은 변화라도 상당한 편향으로 커질 수 있습니다”라고 말했습니다. “팀의 놀랍도록 정확한 측정은 소행성 위험으로부터 지구를 방어하기 위한 기술로서 운동 충격을 다시 한번 검증하고 쌍의 소행성이 쌍 중 단 하나의 구성원에 충돌함으로써 어떻게 편향될 수 있는지를 보여줍니다.”
충격으로 인한 잔해로 인해 추진력이 증폭됨
DART 우주선이 디모르포스(Dimorphos)를 강타했을 때, 거대한 암석 파편 기둥을 우주로 폭발시켜 폭이 약 170미터인 소행성의 모양을 바꾸었습니다. 잔해는 소행성으로부터 추진력을 멀리 운반하여 효과적으로 충격에 추가 추력을 추가했습니다. 과학자들은 이 효과를 운동량 향상 요인이라고 부릅니다.
표면에서 더 많은 물질이 방출될수록 소행성에 더 많은 힘이 가해집니다. 연구원들은 DART 충격으로 인한 모멘텀 강화 요인이 약 2라고 판단했습니다. 즉, 잔해는 우주선 단독으로 생성되는 힘의 약 두 배를 차지합니다.
이전 연구에서는 충돌로 인해 직경이 거의 0.5마일(805m)에 달하는 더 큰 소행성 디디모스(Didymos) 주위의 디모르포스의 궤도가 원래 12시간 주기보다 33분 단축된 것으로 나타났습니다.
새로운 연구에서는 충돌로 인해 쌍성계에서 태양 주위의 경로가 약간 변경될 만큼 충분한 물질이 방출된다는 사실도 발견했습니다. 구체적으로, 시스템의 궤도 주기는 약 0.15초만큼 변경되었습니다.
“쌍성계의 궤도 속도 변화는 초당 약 11.7미크론, 즉 시간당 1.7인치였습니다.”라고 일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스의 연구 주저자인 라힐 마카디아(Rahil Makadia)가 말했습니다. “시간이 지남에 따라 소행성 움직임의 이러한 작은 변화는 위험한 물체가 지구에 부딪힐지 아니면 놓칠지의 차이를 만들 수 있습니다.”
작은 궤도 변화가 중요한 이유
디디모스 자체는 지구를 향한 경로에 있었던 적이 없으며, DART 실험도 디디모스를 지구에 배치할 수 없었습니다. 그러나 궤도 속도의 작은 변화는 과학자들이 충분히 일찍 발견하면 위협적인 소행성의 방향을 바꾸는 데 우주선이 어떻게 사용될 수 있는지를 보여줍니다.
이 시나리오에서는 우주선이 물체에 충돌하여 속도가 약간 변경됩니다. 시간이 지남에 따라 그 작은 변화는 지구와의 충돌을 방지할 만큼 충분히 큰 편차로 축적될 수 있습니다.
이러한 위협에 대한 조기 탐지를 개선하기 위해 NASA는 NEO(Near-Earth Object) 측량사 임무를 개발하고 있습니다. 남부 캘리포니아에 있는 NASA의 제트 추진 연구소가 관리하는 이 임무는 행성 방어를 위해 특별히 설계된 최초의 우주 망원경을 배치할 것입니다.
망원경은 가시광선을 거의 반사하지 않는 어두운 소행성과 혜성을 포함하여 지구 근처의 물체를 감지하기 어려운 물체를 검색합니다.
항성 엄폐로 소행성 추적
DART 충돌이 두 소행성에 모두 영향을 미쳤다는 사실을 확인하기 위해 연구자들은 태양 주위의 디디모스 궤도를 매우 정확하게 측정해야 했습니다. 레이더 및 기타 지상 기반 관측 외에도 그들은 별의 엄폐에 의존했습니다.
별 엄폐는 소행성이 먼 별 바로 앞을 지나갈 때 발생하며 잠깐 동안 빛을 차단합니다. 그 순간적인 소멸을 관찰함으로써 과학자들은 소행성의 위치, 속도, 모양을 놀랄 만큼 정확하게 계산할 수 있습니다.
이러한 이벤트를 캡처하는 것은 어려울 수 있습니다. 관측자는 소행성이 별 앞을 지나갈 것으로 예상되는 경로를 따라 정확히 올바른 위치에 위치해야 합니다. 이를 위해서는 종종 여러 관측소가 수 마일 떨어져 있어야 합니다.
연구원들은 2022년 10월부터 2025년 3월 사이에 22개의 별 엄폐 현상을 기록한 전 세계 자원 봉사 천문학자들의 도움을 받았습니다.
JPL의 수석 연구 과학자인 공동 책임자인 스티브 체슬리(Steve Chesley)는 “수년간의 기존 지상 관측과 결합하면 이러한 별 엄폐 관측이 DART가 디디모스의 궤도를 어떻게 변화시켰는지 계산하는 데 핵심이 되었습니다”라고 말했습니다. “이 작업은 날씨에 크게 좌우되며 성공을 보장할 수 없는 외딴 지역으로 여행을 떠나야 하는 경우가 많습니다. 이 결과는 전 세계 수십 명의 엄폐 관찰 자원 봉사자들의 헌신이 없었다면 불가능했을 것입니다.”
디모르포스가 어떻게 형성되었는지에 대한 단서
소행성의 움직임을 추적하는 것은 과학자들이 두 물체의 밀도를 추정하는 데에도 도움이 되었습니다. 결과는 디모르포스가 이전에 생각했던 것보다 밀도가 약간 낮다는 것을 시사합니다.
이 발견은 빠르게 회전하는 디디모스가 흘린 잔해로부터 디모르포스가 형성되었다는 생각을 뒷받침합니다. 시간이 지남에 따라 느슨한 암석 물질은 중력에 의해 서로 모여 과학자들이 “잔해 더미”소행성이라고 부르는 것을 만들었습니다.
천체를 이동시키려는 인류 최초의 시도
DART 우주선은 NASA의 행성방위조정국(Planetary Defense Coordination Office)을 위해 메릴랜드 주 로렐에 있는 존스 홉킨스 응용 물리학 연구소에서 설계, 제작 및 운영되었습니다. 이 사무실은 잠재적인 소행성 위협으로부터 지구를 보호하기 위한 NASA의 작업을 이끌고 있습니다.
이번 임무는 인간이 우주에서 자연 물체의 움직임을 의도적으로 변경한 최초의 사례로, 위험한 소행성으로부터 지구를 보호할 수 있는 가능한 전략을 실제 세계에서 보여주었습니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/03/260307213238.htm
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