2017 OF201, 태양계 바깥서 발견…2만 5천년에 한 바퀴 공전

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태양계 끝자락, 해왕성 너머의 공간은 오랫동안 거의 비어 있다고 여겨져 왔다. 하지만 최근 천문학자들이 그곳에서 새로운 천체를 발견하면서, 태양계에 대한 기존의 상식이 흔들리고 있다.

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미국 고등연구소의 연구팀은 '2017 OF201'이라는 이름의 소행성을 발견하고, 이 천체가 명왕성과 유사한 ‘왜행성(dwarf planet)’일 가능성이 높다고 밝혔다. 공식 발표는 2025년 5월 21일 국제천문연맹 소행성센터(MPC)를 통해 이루어졌다.

지름은 약 700km로 추정되며, 이는 명왕성(지름 약 2,377km)의 약 3분의 1 크기다.

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극단적인 궤도, 그리고 2만 5천 년의 공전 주기

2017 OF201이 주목받는 이유는 단순한 존재 자체가 아니라, 그 궤도 특성의 이례성에 있다. 이 천체는 매우 타원적인 궤도를 따라 태양을 공전하며, 궤도 이심률은 0.96 이상으로 추정된다. 태양에서 가장 가까워질 때의 거리(근일점)는 약 44.5AU, 즉 태양과 지구 거리의 45배에 해당하며, 가장 멀어질 때(원일점)는 약 1,600AU에 이른다.

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이는 태양으로부터 약 2,400억 km 떨어진 거리로, 오르트 구름의 내측 경계에 근접하는 수준이다. 한 바퀴 공전 주기는 약 2만 5천 년에 달하며, 이는 인류 농경사 전체보다 긴 시간 규모다.

 

 

 

국제천문연맹(IAU)이 공인한 5개의 왜행성을 보여주는 합성 이미지이며, 여기에 새롭게 발견된 해왕성 너머 천체 2017 OF201도 포함되어 있다.

[사진= 왜행성 이미지 – NASA/JPL-Caltech; 2017 OF201 이미지 – Sihao Cheng 외 연구팀]

 

시하오 청 박사(University of Michigan)는 "이 천체는 궤도의 99% 이상을 태양계 외곽에서 보낸다. 우리가 관측 가능한 위치에 들어오는 구간은 전체 주기의 극히 일부분에 불과하다"고 설명했다. 2017 OF201의 존재는 하와이 CFHT와 칠레 CTIO의 DECam이 제공한 공개 관측 자료를 수년간 교차 분석하는 과정을 통해 밝혀졌다. 연구진은 일반적인 천체보다 수천 배 느리게 움직이는 희미한 광원을 추적해 궤도를 복원했고, 그 결과 이 극단적인 외곽 천체의 궤적을 처음으로 구체화할 수 있었다.

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왜행성과 태양계 외곽 구조에 대한 새로운 단서

왜행성은 태양을 공전하지만, 인근 궤도 주변의 물체들을 중력으로 흡수하거나 배제할 만큼 질량이 크지 않은 천체다. 국제천문연맹(IAU)은 2006년 이 정의에 따라 명왕성을 왜행성으로 재분류했으며, 이후 해왕성 바깥 지역에서는 에리스, 마케마케, 하우메아 등 유사한 천체들이 잇달아 발견됐다.

 

최근 궤도가 확인된 2017 OF201은 태양에서 수십 AU(천문단위) 떨어진 거리에서 매우 타원적이고 기울어진 궤도를 따라 움직이는 것으로 분석되며, 질량과 반사율이 추정치에 부합할 경우 또 하나의 왜행성 후보로 분류될 수 있다. 연구진은 이처럼 극단적인 궤도를 가진 외곽 천체가 태양계 경계에 수백 개 이상 존재할 가능성을 제기하며, 이는 태양계 외곽이 단순한 공백이 아닌 활발한 중력 작용의 무대임을 시사한다.

 

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제9행성 가설을 흔드는 존재

제9행성 가설은 해왕성 바깥 궤도를 도는 외해왕성천체(ETNO)들의 궤도가 일정한 방향으로 정렬된다는 관측에 기반한다. 이 궤도 정렬은 외부에 보이지 않는 거대 질량체, 즉 제9의 행성이 중력으로 천체들을 끌어당기고 있다는 해석을 가능케 했다. 실제로 2010년대 중반부터 발견된 여러 ETNO들이 공통된 궤도 경사와 근일점 방향을 보여주면서, 이 가설은 주류 학계에서도 진지하게 논의돼 왔다.

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그러나 2017 OF201은 그 전제에서 크게 벗어난다. 이 천체는 궤도 경사, 장축 방향, 공전면이 기존 ETNO 군집과 일치하지 않으며, 제9행성이 존재한다면 그 영향권에서 벗어나야 설명 가능한 위치에 있다. 공동 연구자인 지아쉬안 리는 “많은 극외 천체들이 궤도 방향에서 공통된 패턴을 보이지만, 2017 OF201은 그 흐름에서 완전히 벗어나 있다”고 말했다. 이는 제9행성 가설이 전면적으로 부정된다는 뜻은 아니지만, 이 가설이 설명할 수 없는 천체가 존재한다는 점을 분명히 보여준다.

 

 

 

2011년부터 2018년까지 관측된 새로운 외부 태양계 천체(2017 OF201)의 천구상 이동 경로를 시간에 따라 나타낸 궤적 그래프. 색상은 관측 시기의 연도를 나타내며(보라색: 2012, 노란색: 2018), 각 점은 실제 관측 날짜를 표시한다. 삽입된 두 개의 확대 이미지는 DECam(r-밴드)와 CFHT(r-밴드) 장비를 이용해 촬영된 2017 OF201의 시각 자료이다.

[자료= Sihao Cheng et al. (2024), DECam/NASA/DOE, CFHT/Canada-France-Hawaii Telescope]

 

결국 2017 OF201은 제9행성의 존재를 지지하기보다는, 태양계 외곽의 궤도 진화가 더 다양한 기원과 작용을 가질 수 있음을 시사한다. 중력 교란의 원인이 단일 거대 행성이 아닐 수도 있으며, 초기 태양계의 복잡한 형성사나 외부 항성 접근 같은 다른 메커니즘이 작용했을 가능성도 열린다.

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우리는 여전히 태양계를 다 모른다

우리는 현재 2017 OF201의 궤도 일부만을 파악하고 있으며, 질량과 반사율, 표면 조성 등 핵심 물리 정보는 아직 제한적이다. 그러나 이 천체의 존재는 해왕성 너머 산란분포천체(SDO)나 가설상의 제9행성 영역 등, 태양계 외곽 구조에 대한 탐색이 여전히 활발하다는 사실을 시사한다. 특히, 이처럼 극단적인 궤도를 보이는 천체는 기존 태양계 형성 이론으로는 완전히 설명되지 않으며, 이에 대한 정량적 모델링과 장기 추적 관측이 요구된다. 2017 OF201은 그 자체로 중요한 단서이지만, 아직 태양계의 전체 구조를 설명할 최종 조각은 아니다.

 

 

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