이런 왜행성 가운데 하나가 바로 콰오아(Quaoar)다. 대략 지름 1100㎞로 명왕성의 절반 수준인 콰오아는 지구-태양 거리의 40배가 넘는 위치에서 거의 원에 가까운 궤도를 공전하는 얼음 천체다. 그냥 봐서는 특별한 게 없는 태양계 외곽 얼음 천체처럼 보였지만, 최근 과학자들은 콰오아 주변에 목성이나 토성 같은 고리가 있다는 사실을 발견했다.
고리의 존재보다 더 놀라운 사실은 고리의 위치였다. 토성의 고리 같은 일반적인 고리는 보통 '로슈의 한계' 이내에 위치한다. 로슈의 한계는 위성의 중력이 모천체의 기조력보다 커지는 지점으로 이 거리 안에서는 위성이 행성이나 소행성의 중력에 의해 부서져 고리 형태로 존재할 수 있다.
하지만 콰오아의 고리는 로슈의 한계보다 먼 4000㎞ 거리에서 발견됐다. 기존 이론에 따르면 이 거리에선 안정적인 고리가 유지될 수 없는데도 고리가 발견된 것이다. 여기에 더해 대규모 국제 과학자팀이 이번에는 고리가 하나가 아니라는 사실을 발견했다. 콰오아에서 2500㎞ 지점에서 발견된 두 번째 고리 역시 로슈의 한계 밖에 존재한다. 두께는 10㎞ 정도로 다소 균일한데, 첫 번째 고리가 5~300㎞로 일정하지 않은 것과 대조된다.
사실 콰오아는 두 개의 고리 이외에도 지름 170㎞의 위성 웨이왓을 1만2000㎞ 거리에 지니고 있다. 복잡한 고리 시스템을 생각하면 아직 발견되지 않은 위성이 중력을 행사하고 있을 가능성이 있다. 다만 확실한 것은 직접 탐사선을 보내 명왕성처럼 확인하기 전까지는 알 수 없다.
명왕성과 그 위성들을 상세히 연구한 과학자들은 작은 얼음 천체가 태양계 내행성보다 더 복잡한 위성 시스템을 지니고 있다는 사실에 놀라움을 금치 못했다. 하지만 콰오아의 사례를 보면 이렇게 복잡한 위성 및 고리 시스템은 태양계 외곽 얼음 왜행성의 흔한 특징일지도 모른다.
고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com