소행성 발견

소행성 발견

케플러와 뉴턴의 법칙에 따라 행성들은 태양 둘레를 타원을 그리며 공전하고 행성들의 궤도 긴반지름의 값은 상당히 규칙적으로 변한다. 천왕성, 해왕성, 명왕성이 발견되기 전인 1766년에 티티우스(Johann Titius)는 태양과 행성 간의 평균 거리를 간단한 수식으로 표시 하였다. 이것을 1772년에 보데(Johann Bode)가 세상에 널리 알렸다. 오늘날 이 수식을 보데의 법칙(Bode's law) 또는 티티우스-보데의 법칙(Titius-Bode rule)이라고 부른다. 이 규칙을 따르면, 당시 알려져 있던 태양계 6개의 행성(수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성)의 궤도 긴반지름 a는

으로 나타낼 수 있다. 여기서 수성은 n=-무한대, 금성은 n=0, 지구는 n=1, 화성은 n=2, 목성은 n=4, 토성은 n=5이며, a의 단위는 AU이다. 이것을 대입시켜 풀어보면 우리가 알고 있는 태양으로부터 행성까지의 거리와 잘 맞아 떨어진다.

태양으로부터 각 행성까지의 평균거리를 천문단위(AU)로 표시하면,

한국관련

행성거리수성금성지구화성목성토성천왕성해왕성명왕성

0.39
0.72
1.00
1.52
5.20
9.54
19.2
30.1
39.5

법칙이 발표된 후 1781년에 천왕성이 발견되고 그 거리가 n=6일 경우와 잘 맞아 떨어지면서 공석인 n=3에 해당하는 천체의 탐색이 본격적으로 이루어졌다. 그 결과 1801년에 소행성 세레스(Ceres)가 발견되었고, 그 후에 이 n=3에 해당하는 거리에는 다수의 소행성이 존재하는 것이 판명되었으나, 행성에 해당하는 천체를 발견하지는 못했다.

과거에는 n=3의 위치에도 행성이 존재하고, 그 행성이 파괴된 파편이 소행성대를 이루게 되었다는 설도 나왔으나, 소행성대에 존재하는 소행성의 질량을 모두 합하여도 행성정도의 질량에는 미치지 못했다. 그리고 한번 행성이 되면 중력에너지의 해방으로 고온이 되고 열변성을 받지만 소행성 스펙트럼은 탄소질 콘드라이트(열 변성을 받지 않은 운석)에 가까운 것이 많다는 점에서 오히려 목성의 중력에 의해 방해받았기 때문에 행성이 되지 못하고 왜소행성인 채로 남았다고 생각하게 되었다.

그 후 1846년에 발견된 해왕성은 n=7로 예상되는 38.8AU에서 벗어난 평균거리 30.1AU의 거의 원 궤도임이 판명되어, 학자들 사이에서는 티티우스-보데의 법칙의 신빙성에 의심의 목소리가 높아졌다. 오히려 명왕성의 평균거리가 39.5AU로 n=7에 맞았다. 이후 컴퓨터에 의한 행성형성 시뮬레이션 결과에서는 생성된 행성의 배치는 초기조건에 의해 크게 변화하며, 형성 후에도 행성의 궤도반경의 변화가 일어난 다는 것을 알게 되었다. 또한 최근 항성의 바로 근처를 공전하는 외계행성의 발견이 계속되고 있다. 그 때문에 티티우스-보데 법칙은 역학적인 필연이 아닌 우연이라는 생각이 주류를 이루게 되었다.