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2015년 08월 10일 10시 39분 KST | 업데이트됨 2015년 08월 25일 06시 03분 KST

토성 고리 입자 분포의 비밀을 풀다

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Posted by Ranker on 2015년 8월 3일 월요일

토성의 고리는 왜 이런 모양일까?

레스터 대학교의 새 연구가 토성을 상징하는 고리가 왜 그런 형태인지를 마침내 밝혔다. 이 연구는 우주의 다른 행성들의 고리에 대해 예측하는 데에도 도움이 될 것으로 보인다.

토성의 고리는 몇 센티미터에서 3m까지 이르는 다양한 크기의 얼음과 바위 덩어리로 이루어져 있다. 그런데 큰 입자를 보기가 힘들고 눈에 보이지 않는 작은 입자들이 대부분이었다. 어째서 토성의 고리는 이런 작은 입자들로 이루어져 있는가? 또한 이런 크기 분포가 토성의 고리에만 해당되는지, 아니면 천왕성이나 해왕성 등의 다른 행성 고리에도 적용되는지가 오래 전부터 미스터리였다.

“우리 연구는 이런 크기 분포는 우연한 것이 아니고 충돌 시의 집합과 분열에 의한 단순한 메카니즘으로 결정되는 것이라는 사실을 밝혔다. 더 나아가, 우리는 이런 크기 분포가 보편적이라는 사실, 즉 토성 고리에만 해당되는 게 아니라는 사실을 수학적으로 증명했다.” 연구를 주도한 레스터 대학교의 수학 교수 니콜리아 브릴리언토프가 허핑턴 포스트에 보낸 이메일이다.

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연구자들은 이러한 입자들의 크기는 ‘역세제곱의 법칙’에 따른다고 판단했다.

“즉, 2m 크기 입자의 개수는 1m 크기 입자의 개수의 8분의 1이고, 3m 사이즈 입자의 개수는 1m 입자 개수의 27분이 1이라는 뜻이다.” 프릴리언토프가 발표한 성명의 내용이다.

그의 이론에 따르면 토성의 고리에는 다양한 크기의 입자가 존재하는데 그 중 크기가 작은 입자가 압도적으로 많다. 또한 크기가 큰 입자는 느린 속도로 다른 입자와 충돌하는 과정에서 작은 입자들이 생겨난다. 작은 입자들은 빠르게 움직이며 또 다른 입자들과 충돌을 빚고 이 과정에서 더 작은 입자들이 발생한다. 그는 이런 과정에서 생긴 입자의 분포를 '역세제곱 법칙'으로 설명했으며 이 설명에 의하면 10m 이상의 직경을 가진 입자는 고리 안에 존재하기 힘들다.

이 연구 결과는 2015년 8월 4일 국립 과학원 회보에 발표되었다.

*본 기사는 허핑턴포스트 US의 'Saturn Ring Riddle Finally Solved'을 번역 편집한 것입니다.