사상 첫 우주선 충돌한 ‘쌍소행성’의 비밀…나이 1250만년과 30만년 [아하! 우주]

지난 2022년 9월 27일 인류 역사상 최초로 소행성에 우주선을 고의 충돌시키는 마치 영화같은 실험이 성공적으로 이루어졌다. 당시 미 항공우주국(NASA)은 다트(DART) 우주선을 지구에서 1100만㎞ 떨어진 소행성 디디모스(Didymos)의 위성인 디모르포스(Dimorphos)와 고의 충돌시켰다. 이날 DART 우주선은 초속 6.1㎞로 날아가 목표했던 디모르포스와 충돌하면서 운명을 다했다. 충돌 여파로 디모르포스의 먼지와 파편이 생겼으며 이후 소행성 뒤로는 혜성같은 꼬리가 형성됐다. NASA는 우주선의 디모르포스 충돌로 인해 1000톤이 넘는 먼지와 암석이 우주공간에 흩뿌려진 것으로 분석했다.

최근 미국을 비롯 독일, 이탈리아 등의 과학자들이 참여한 국제 연구팀은 당시 DART 우주선의 충돌 과정에서 얻은 데이터를 분석한 연구결과를 담은 논문 5편을 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications) 최신호에 발표했다. 총 5편의 논문 중 가장 관심을 끈 것은 특이한 쌍소행성인 디디모스와 디모르포스의 형성 과정과 특성을 밝혀낸 것이다.

먼저 디디모스는 지름이 약 780m로 고지대에는 길이가 10~160m인 여러 바위와 크레이터도 많은 것으로 확인됐다. 이와달리 디디모스의 저지대는 표면이 상대적으로 매끄럽고 큰 바위와 크레이터도 줄어든 것으로 관측됐다. 이에반해 디디모스의 위성이자 DART 우주선의 충돌 대상이었던 디모르포스는 지름이 약 170m로 암석 파편 조각이 가득한 것으로 나타났다. 두 천체의 바위 크기를 비교하면 디디모스의 경우 가장 큰 것이 축구장 크기인 것에 비해 디모르포스는 스쿨버스 크기 정도였다.

연구팀은 이른바 열 피로(thermal fatigue)가 디모르포스 표면의 바위를 빠르게 파쇄했으며, 이 과정에서 떨어져 나온 물질이 중력의 영향으로 뭉쳐져 디디모스가 생긴 것으로 분석했다.

해당 논문의 주저자인 이탈리아 국립천체물리 연구소(INAF) 천문학자 마우리치오 파졸라는 “두 소행성은 모천체의 파괴로 형성된 암석 파편의 집합체”라면서 “두 소행성의 바위들은 표면에 가해진 충격으로 형성될 수 없다. 만약 그같은 충격이 가해졌다면 그대로 분해됐을 것”이라고 설명했다. 또한 연구팀은 두 소행성의 크레이터와 표면 강도에 대한 분석결과 디디모스는 약 1250만 년 전, 디모르포스는 약 30만 년 전 형성됐을 것으로 추정했다.

박종익 기자