기초과학 행성계 사라진 천체들은 어디로 갔을까 — 관측되지 않는 탈락자들이 남긴 중력의 증거

행성계에서 사라진 천체는 충돌과 흡수, 방출을 통해 다른 형태로 재배치되었다. 이 미제 사건들은 현재 행성계 구조에 흔적으로 남아 있다.

서론: 행성계 미제 사건이라는 질문

행성계 사라진 천체들은 우리가 현재 관측하는 행성계가 완성된 결과만을 보여줄 뿐, 그 형성 과정에서 탈락한 수많은 천체의 행방을 명확히 설명하지 못한다는 점에서 출발한다. 태양계와 외계 행성계를 막론하고, 오늘날 존재하는 행성은 극히 일부일 가능성이 크다. 형성 초기에는 훨씬 더 많은 원시 행성과 소형 천체가 존재했지만, 그중 다수는 행성계의 최종 구성원이 되지 못했다.

행성계 형성은 먼지와 가스로 이루어진 원반이 점진적으로 성장하는 평온한 과정이 아니라, 충돌과 중력 교란이 반복되는 역동적인 환경이었다. 이 과정에서 천체는 생성과 소멸을 반복하며, 일부는 행성으로 살아남고 일부는 흔적 없이 사라진다. 행성계 미제 사건 파일은 바로 이 사라진 천체들이 어떤 물리적 경로를 따라 이동했는지를 추적하는 작업이다. 보이지 않는 천체의 행방은 현재 행성계 구조를 이해하는 데 필수적인 단서다.

본론 1: 충돌과 흡수로 종결된 사건들

행성계 사라진 천체들은 가장 흔하게 기록되는 결말은 충돌과 흡수다. 행성 형성 초기에는 미행성체와 원시 행성이 밀집된 상태로 공전하며 빈번하게 충돌했다. 이 충돌은 항상 파괴적인 결과만을 낳지 않았고, 다수의 경우 더 큰 천체로 병합되는 형태로 진행되었다.

질량이 작은 천체는 충돌 이후 독립적인 구조를 유지하지 못하고, 더 큰 원시 행성의 일부로 흡수된다. 이러한 병합 과정은 반복적으로 일어나며, 결국 소수의 행성만이 충분한 질량을 확보하게 된다. 오늘날 존재하는 행성 내부에는 과거 행성계 미제 사건의 흔적이라 할 수 있는 수많은 탈락 천체의 물질이 포함되어 있을 가능성이 높다.

또 다른 흡수 경로는 항성으로의 낙하다. 중력 상호작용으로 궤도가 불안정해진 천체는 점차 항성에 가까워지며, 고온 환경과 조석력에 의해 분해된다. 이 과정은 외부 관측자가 직접 확인하기 어렵기 때문에 천체가 완전히 사라진 것처럼 보인다. 그러나 실제로는 항성의 물질 순환에 편입되며, 에너지와 질량의 형태로 재구성된다. 행성계 미제 사건 중 상당수는 이렇게 항성 내부에서 종결된다.

본론 2: 방출과 잔존이라는 미해결 경로

행성계 사라진 천체들은  흡수로 끝나지 않은 사례도 포함된다. 일부 천체는 충돌 대신 중력 교란에 의해 행성계 외곽으로 밀려나거나, 항성의 중력권을 완전히 벗어난다. 이러한 방출은 특히 거대 행성이 존재하는 행성계에서 빈번하게 발생한다.

거대 행성의 강력한 중력은 소형 천체의 궤도를 급격히 변화시키며, 특정 조건에서는 탈출 속도를 넘어 성간 공간으로 방출시킨다. 이렇게 방출된 천체는 떠돌이 행성이나 성간 천체로 남아 항성 없이 우주를 이동한다. 이들은 빛을 거의 방출하지 않기 때문에 관측이 극히 어렵고, 그 수와 분포는 아직 정확히 파악되지 않았다. 행성계 미제 사건의 상당수는 현재 기술로는 추적이 불가능한 영역에 속한다.

또한 일부 천체는 완전히 사라지지 않고 행성계 외곽에 잔존한다. 왜행성이나 외곽 소형 천체 집단은 행성으로 성장하지 못했지만, 항성을 공전하며 존재를 유지한다. 이들은 행성계 형성 초기의 물리적 환경을 비교적 잘 보전하고 있어, 사라진 천체들의 과거를 간접적으로 복원하는 데 중요한 자료가 된다. 미제 사건은 종종 외곽에서 미완의 형태로 남는다.

결론: 행성계 미제 사건은 사라짐이 아닌 재배치다

행성계 사라진 천체들은  행성계 미제 사건 파일이 보여주는 결론은 단순하다. 사라진 천체들은 완전히 소멸한 것이 아니라, 충돌과 흡수를 통해 다른 천체의 일부가 되었거나, 중력 교란으로 행성계 밖으로 방출되었으며, 일부는 외곽 천체로 남았다. 행성계는 천체를 지워버리는 시스템이 아니라, 끊임없이 재배치하는 구조다. 오늘날 우리가 관측하는 행성계의 안정된 모습은 수많은 미제 사건이 누적된 결과다. 사라진 천체들의 행방을 이해하는 것은 행성계의 진짜 역사를 복원하는 핵심 열쇠다.