[이명현의 별과 우주] 미국인이 발견한 명왕성… 행성 복원 주장이 주는 씁쓸함

명왕성은 1930년 발견됐다. 당시에 여러 천문대에서 태양계의 아홉 번째 행성을 찾기 위한 관측을 하고 있었다. 미국의 애리조나주에 있는 로웰 천문대도 미지의 행성을 찾는 작업에 열심이었다. 로웰 천문대는 하버드대학교 출신의 로웰이 만든 사립 천문대였는데 당시에는 세계 최고의 천문대 중 하나였다. 로웰 천문대에서 일하고 있던 아마추어 천문가 톰보는 다재다능한 인물이었다. 그는 로웰 천문대에서 여러 날에 걸쳐서 찍은 사진 건판을 비교하는 일을 하고 있었다. 수많은 사진 건판을 비교하는 작업 끝에 톰보는 태양계의 아홉 번째 행성을 발견했다. 미국인이 발견한 최초의 행성이었다. 천왕성은 영국에서 활동하던 천문학자 허셸이 발견했고, 해왕성도 유럽의 천문학자들이 발견했다. 과학의 신흥 강국으로 발돋움하고 있던 미국 입장에서는 아주 반가운 소식이었다. 디즈니 애니메이션 중에 나오는 개의 이름이 플루토다. 플루토(Pluto)는 명왕성의 영어 이름이다. 미국인들의 명왕성 사랑의 상징이기도 하다.

당시 천문학계에서는 태양계의 아홉 번째 행성이 발견된 사건에 매우 고무돼 있었다. 그동안 찾던 미지의 행성이 태양계 외곽에서 드디어 발견됐기 때문이다. 하지만 명왕성은 발견되면서부터 논쟁의 중심에 놓였다. 태양계의 안쪽에 위치한 행성들은 지구처럼 표면이 암석으로 이루어져 있다. 크기도 지구와 비슷하거나 작다. 태양계 외곽에 위치한 행성들은 기체로 이루어져 있다. 그리고 크기도 지구보다 한참 크다. 이런 태양계 내 행성들의 배치를 보면 해왕성 다음에 위치하는 아홉 번째 행성은 거대 기체행성인 것이 겉보기에 자연스러워 보였다. 그런데 지구보다도 작은 명왕성이 그 위치에서 발견된 것이다. 물리학적으로 문제가 될 것은 없었지만 태양계 형성 이론을 설명하는데 복잡성을 증가시켰다. 명왕성의 궤도도 다른 행성들과는 좀 달랐다. 대부분의 행성이 태양을 중심으로 원에 가까운 타원 궤도를 돌고 있는 데 반해서 명왕성은 많이 찌그러진 타원 궤도를 돌고 있었다. 대부분의 행성이 아주 좁은 경사각 범위 내에서 태양 주위를 공전하고 있는데 명왕성의 궤도 경사각은 꽤 큰 값을 나타냈다. 대부분의 행성이 태양을 중심으로 원반 형태를 이루면서 공전하는데 명왕성은 원반으로부터 꽤 벗어난 궤도로 공전하고 있다는 것이었다. 이런 특성들 때문에 명왕성의 태양계 내 아홉 번째 행성으로서의 지위에 대한 의구심을 나타내는 천문학자들이 많았다. 하지만 오랫동안 찾던 미지의 행성을 찾았고 더군다나 미국인이 발견했다는 상징성도 있어서 명왕성은 태양계의 아홉 번째 행성으로 자리매김하게 되었다. 명왕성 주위를 돌고 있는 위성들이 발견되면서 행성으로서의 명왕성의 지위는 확고해져갔다.

관측 기기가 발달하고 관측 기술이 발전하면서 명왕성의 공전 궤도보다 더 먼 곳에서 태양 주위를 도는 천체들이 발견되기 시작했다. 나중에 이리스라고 불리는 태양계의 열 번째 행성이 발견되었다. 미국의 천문학자 브라운이 발견했다. 명왕성 궤도 근처나 그 너머에서 명왕성 비슷한 크기를 가지고 있고 경사각이 큰 찌그러진 타원 궤도를 도는 천체들이 속속 발견되기 시작했다. 그 지역은 카이퍼 벨트라고 부르는 지역과 위치가 겹치는데 수없이 많은 명왕성 같은 천체들이 있을 것으로 추정되고 있었다. 열한 번째, 열두 번째 나아가서는 백 번째 행성 발견이 상상이 아닌 현실이 될 수도 있는 상황이었다. 2006년 체코 프라하에서 열렸던 국제천문연맹 총회에서 이 문제가 논란이 되었다. 사실 ‘행성’에 대한 명확한 기준이 존재하지 않았다. 수성부터 토성에 이르는, 맨눈에 보이는 행성들은 늘 있었기 때문에 따로 정의할 필요가 없었다. 행성을 정의하려는 시도가 몇 차례 있었지만 시급하지 않은 문제였다. 그런데 열 번째 행성으로 지명된 행성이 발견되었고 비슷한 행성들이 계속 발견될 가능성이 높아지자 상황은 달라졌다. 행성의 정의와 기준이 필요하게 되었다.


유럽의 천문학자들을 중심으로 명왕성이 행성의 조건에 미달할 수 있는 행성의 기준안이 국제천문연맹에 제출됐다. 미국의 천문학자들을 중심으로 명왕성과 이리스를 포함한 새롭게 발견될 카이퍼 벨트 근처의 천체들이 행성에 포함될 수 있는 또 다른 안도 보고됐다. 천문학자들은 국제천문연맹 총회에서 투표를 거쳐 유럽 천문학자들이 중심이 되어 제출한 행성의 정의 안을 확정했다. 이 기준안에 의하면 행성은 태양 주위를 돌고 있어야 하고, 공 모양 형태를 유지해야 하며, 자신 주변의 천체에 대해 독보적인 위치를 차지해야만 한다. 지구를 비롯한 여덟 개의 행성은 이 조건들을 다 만족하면서 행성으로 분류됐다. 명왕성은 두 가지 조건은 만족했지만 한 가지 조건은 만족하지 못했다. 명왕성은 다섯 개 위성을 갖고 있다. 그중 하나인 샤론은 명왕성과 대등한 모습을 보인다.

명왕성을 이중 행성계라고 부르기도 했다. 다른 여덟 개의 행성은 질량 중심이 자신의 안쪽에 위치한다. 그런데 명왕성의 질량 중심은 샤론과의 사이 어느 지점에 위치한다. 다시 말하자면 자신 주변에 대해서 독보적인 영향을 미치지 못한다는 것이다. 명왕성은 행성으로 분류되지 못하고 소행성이 되었다. 새로운 분류에 따라서 왜소행성으로도 분류된다.

최근 미국에서 명왕성을 행성으로 복원시키자는 주장이 나오고 있다. 학문적인 논쟁이 아니라 다소 정치적인 이슈로 등장하고 있는 것 같아 씁쓸하다. 미국의 이런 주장을 국제천문연맹이 받아들일 리 없지만 명왕성을 비롯한 소행성과 혜성 등 태양계 내 천체들의 분류 문제는 물리적 특성이 많이 밝혀지면서 새로운 분류 체계의 필요성이 대두되고 있다. 이왕에 논쟁이 이루어진다면 명왕성 논의도 정치적 이슈가 아닌 과학적 토론을 통해서 이루어져야 할 것이다.

이명현 과학콘텐츠그룹 갈다 대표

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