혜성은 어떻게 형성되며 어디서 오는가, 그리고 왜 궤도가 다른가

혜성은 종종 우주적 눈덩이로 묘사된다: 암석, 먼지, 동결된 가스로 구성된 천체로, NASA의 혜성 개요에 따르면 태양 주위를 공전한다. 태양에서 멀리 떨어진 곳에서 혜성의 얼음 핵(핵이라 불림)은 작다——NASA는 그 크기를 대략 작은 마을 정도로 비유한다. 혜성이 태양에 가까워지면 열은 이 동결된 가스를 증발시켜 코마라 불리는 밝은 머리를 생성하는데, 이는 대부분의 행성보다 커질 수 있으며, 더불어 수백만 마일에 이를 수 있는 먼지와 가스의 꼬리를 생성한다.

혜성은 어디서 생성되는가

NASA에 따르면 혜성은 태양계 형성 시대의 잔해이다. 태양계 전체에 무작위로 분산되는 대신, 대부분은 두 개의 서로 다른 저장 지역에 집중되어 있다: 해왕성의 궤도를 넘어서 시작되는 카이퍼 벨트와 훨씬 더 먼 오르트 구름이다(NASA의 카이퍼 벨트 사실 페이지에 따르면).

카이퍼 벨트는 도넛 모양의 얼음 천체 영역으로, 해왕성의 궤도 근처(태양에서 대략 30천문단위(AU))에서 시작되어 주요 부분에서 약 50 AU까지 뻗어 있으며, 더욱 분산된 원판은 거의 1,000 AU에 이른다(NASA에 따르면). 그것은 1951년에 트랜스-해왕성 천체에 관한 이론적 업적을 발표한 천문학자 제라드 카이퍼의 이름을 따서 명명되었다. 그러나 카이퍼 벨트 천체의 실제 발견은 1990년대 초까지 시작되지 않았다(1930년에 발견된 명왕성이 최초의 그러한 천체였지만, 당시에는 그렇게 인식되지 않았다). 지금까지 2,000개 이상의 천체가 등록되었으며, 과학자들은 폭 60마일(100킬로미터) 이상의 천체가 이 지역에 수십만 개 존재한다고 추정한다(NASA에 따르면).

오르트 구름은 카이퍼 벨트를 훨씬 넘어 뻗어 있으며, 유럽우주기구(ESA)에 따르면 태양에서 수천억 킬로미터에 이른다. 그 광대한 거리와 통과하는 별 및 은하의 조석력에 의한 중력 영향으로 인해, 더 납작하고 원반 모양의 카이퍼 벨트와 달리, 구 모양을 가진다고 생각된다.

궤도가 다른 이유: 단주기 혜성 대 장주기 혜성

혜성이 유래된 저장소는 천문학자가 그 궤도를 어떻게 분류하는지를 결정한다. ESA의 혜성 인터셉터 임무 페이지는 궤도 주기와 혜성이 행성 평면(황도)에 대해 이동하는 각도에 기초하여 여러 범주를 구별한다.

목성족 혜성은 20년 미만에 궤도를 완성하며 행성 평면 근처, 목성의 궤도 근처에서 이동한다; 그들의 경로는 ESA에 따르면 목성의 중력에 의해 강하게 형성된다. 할리 타입 혜성은 20~200년의 주기를 가지며, 목성과 명왕성의 궤도 사이를 이동하며, 행성 평면에 대해 0~90도의 모든 각도에서 태양에 접근할 수 있다——할리 혜성은 약 76년마다 돌아오는 것으로 ESA에 의해 인용된 가장 유명한 예이다.

목성족 혜성과 할리 타입 혜성 모두 단주기 혜성으로 분류되며, NASA의 카이퍼 벨트 페이지는 대부분의 단주기 목성족 혜성을 카이퍼 벨트의 충돌에 기인하며, 해왕성의 중력 영향 아래 태양 방향으로 파편을 보낸다고 한다.

대조적으로, 장주기 혜성은 200년에서 100만 년 이상의 궤도 주기를 가진다(ESA에 따르면). 이러한 혜성은 거의 내부 태양계에 들어가지 않으며, 본질적으로 무작위적인 방향과 각도에서 접근하는 경향이 있으며, 행성 평면을 따르지 않는다——더 납작한 원반 모양의 카이퍼 벨트가 아닌 거의 구 모양의 오르트 구름에서 유래된 것과 일치하는 패턴. 장주기 혜성은 거의 가까운 거리에서 관측되지 않으므로, ESA의 혜성 인터셉터 임무는 처음으로 하나를 가까운 거리에서 연구할 목표로 한다.

기타 궤도 범주

ESA는 또한 태양에 극도로 접근하여 통과하며 종종 열로 분열되거나 증발하는 태양 접근 혜성과, 행성과의 가까운 만남에서 속도를 얻어 태양의 중력을 벗어나 태양계를 완전히 떠날 수 있는 비주기적 혜성을 설명한다. 별도로, 1I/'Oumuamua와 같은 성간 천체는 다른 별 주위에서 형성된 후 우리 태양계를 통과한 것으로 생각되는 외계 혜성이다(ESA에 따르면).

혜성은 무엇으로 구성되어 있는가

NASA는 혜성을 암석, 먼지, 동결된 가스로 구성되어 있다고 설명한다. 특히 카이퍼 벨트의 물질은 NASA에 의해 암석, 물얼음, 암모니아, 메탄을 포함하는 얼음 잔해로 설명되며, 명왕성과 에리스와 같은 왜행성을 포함하여 600마일(약 965킬로미터) 이상에 달하는 일부 천체가 이 지역을 공유한다. NASA는 또한 카이퍼 벨트의 총 추정 질량이 지구 질량의 약 10% 이하임을 지적한다.

태양에 가까워지는 것을 반복해서 통과함으로써, 혜성의 얼음은 점진적으로 소모된다. NASA의 카이퍼 벨트 페이지는 그러한 혜성이 결국 휴면 상태가 될 수 있으며, 활동 혜성을 정의하는 눈에 보이는 코마와 꼬리를 더 이상 생성하지 않는다고 지적한다.